للمرة الأولى، لاحظ الفيزيائيون جزيء غريب يسمى جزيء ريدبيرج الفراشة “butterfly Rydberg molecule”، وهو عبارة عن ضعف في تكوين ذرات شديدة الإثارة، والتي تم توقُعِها في عام 2002. هذا الاكتشاف لا يُؤكد فقط التوقع ذا الـ14عامًا، بل يُؤكد أيضًا وجود نوع جديد تمامًا من الروابط الذرية.
تتكون جزيئات ريدبيرج عندما يتم إزاحة إلكترون بعيدًا عن نواة الذرة، مما يجعلها فائقة الإثارة إلكترونيًا.
في عام 2002، توقَعَ فريق من الباحثين من جامعة بوردو في ولاية إنديانا أن جزيء ريدبيرج يُمكن أن يجذب ويرتبط بذرّة أخرى وهو شيء كان يُعتقد مستحيلًا وِفقًا لفهمنا لكيفية ارتباط الذرات في ذلك الوقت. وأطلقوا على هذا الجزيء الافتراضي اسم “جزيء ريدبيرج الفراشي”، وذلك بسبب التوزيع الشبيه بالفراشة للإلكترونات المدارية.
والآن، بعد 14 سنة لاحظ الفريق نفسه أخيرًا جزيء ريدبيرج في المختبر، وفي هذه العملية اكتشفوا نوعًا جديدًا بالكامل من الروابط الذرية الضعيفة. وشرح الباحث الرائد كريس غرين “Chris Greene”: “آلية الربط الجديدة هذه، التي يستطيع الإلكترون فيها أن يمسك بذرة واحدة ويرتبط بها، هي بالفعل جديدة من وجهة نظر الكيمياء”. “إنها طريقة جديدة بالكامل يمكن أن تتقيد بها ذرة بذرة أخرى”.
جزيئات ريدبرج فريدة من نوعها لأنها يمكن أن تحتوي على إلكترونات تَبعُد عن انويتها حوالي 100 إلى 1000 مرة عن المعدل الطبيعي. تمكن الفريق من ابتكار هذه التجربة عن طريق تبريد غاز الروبيديوم إلى درجة حرارة 100 نانو كلفن -واحد على عشرة مليون درجة أعلى من الصفر المطلق- ثم إثارة الذرات في حالة ريدبيرج باستخدام أشعة الليزر.
أبقى الفريق هذه الجزيئات تحت الملاحظة لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم جذب ذرة أخرى. وكانوا يبحثون عن أي تغيرات في تردد الضوء الذي يُمكن للجزيئات امتصاصه، وهو ما قد يكون علامة على حدوث ارتباط للطاقة.
في النهاية، اكتشفوا أن الإلكترونات البعيدة يمكن أن تساعد بالفعل في جذب الذرات الأُخرى والارتباط بها، تمامًا كما تُوقِعت في عام 2002.
هذه الجزيئات المميزة هي أكبر بكثير من الجزيئات العادية بسبب إلكتروناتها المدارية البعيدة، والآن بعد أن علمنا بوجودها، يمكننا استخدامها في تطوير الإلكترونيات والأجهزة ذات النطاق الجُزيئي، وذلك لأنها تتطلب طاقة أقل للتحرك.
كتابة: سارة ياسر
مراجعة: آية أحمد
تصميم: محمد بركات
تحرير: أحمد عبدالستار
