تمكن فريق من الباحثين في المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا من تحقيق إنجاز علمي غير مسبوق، بعد أن نجحوا للمرة الأولى في تحويل الضوء إلى حالة من المادة تُعرف باسم "المادة الفائقة الصلابة"، وهي حالة تجمع بين خصائص المواد الصلبة والسوائل فائقة السيولة، ويمثل هذا الاكتشاف خطوة فارقة في فهم حالات المادة، وقد يفتح الباب أمام تطبيقات تكنولوجية متقدمة في مجالات عدة.

وأوضح الباحثان ديميتريس تريبوجيورجوس ودانييلي سانفيتو، في المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا، اللذان قادا فريق البحث، أن التجربة اعتمدت على التحكم الدقيق في خصائص ضوء الليزر، ما أدى إلى تشكيل أنماط منظمة داخل ما يُعرف بـ"الضوء السائل"، وبالتالي تحويله إلى مادة فائقة الصلابة، ويعد هذا الإنجاز تأكيداً عملياً لنظريات علمية طُرحت منذ سبعينات القرن الماضي حول إمكانية وجود هذه الحالة المزدوجة من المادة، وفق ما نشره موقع sustainability-times.

وتُعرَّف المادة الفائقة الصلابة بأنها حالة كمومية تجمع بين صلابة المواد التقليدية وقدرتها على التدفق دون احتكاك، كما يحدث في السوائل فائقة السيولة، ولا يمكن تصنيفها ضمن حالات المادة الثلاث المعروفة، إذ تحتفظ بشكل صلب لكنها في الوقت نفسه تتحرك بسلاسة مطلقة، وهو ما يجعلها مادة فريدة تتحدى القوانين الفيزيائية التقليدية.

ويعتمد هذا التحول على استخدام "البولاريتونات"، وهي جسيمات هجينة تتكون من الضوء والمادة، تتشكل تحت ظروف احتجاز ضوئي شديد، ومن خلال التحكم في تفاعلات هذه الجسيمات، تمكن العلماء من دفع الضوء إلى حالة فائقة الصلابة، ما يفتح المجال أمام إنتاج مواد جديدة تجمع بين خصائص متعددة في آنٍ واحد.

ويعتقد الباحثون أن لهذا الاكتشاف تطبيقات واعدة في مجالات متعددة، أبرزها الحوسبة الكمومية، حيث يمكن استخدام المواد الفائقة الصلابة لتطوير وحدات كمومية أكثر استقراراً، كما قد تسهم في تطوير أدوات قياس دقيقة تُستخدم في الفيزياء الفلكية والتكنولوجيا النانوية.

يذكر أن الضوء ليس مادة فيزيائية بالمعنى التقليدي، إذ لا يمتلك كتلة ساكنة، ولا يشغل حيزا في الفضاء، ولا يخضع للتجاذب بين الجسيمات كما في المواد الصلبة. ومع ذلك، فإن الضوء يمكن أن يتفاعل مع المادة ومع الحقول الكهرومغناطيسية، ما يفتح المجال أمام استخدام تقنيات فيزيائية متقدمة لإعادة تشكيل سلوكه.

في عام 2013، أجرى فريق بحثي من جامعة هارفارد ومعهد MIT تجربة رائدة نجح فيها في تكوين ما يُعرف بـ"جزيئات الضوء"، تم ذلك عن طريق تمرير فوتونات داخل وسط ذري فائق البرودة يتكون من ذرات الروبيديوم، حيث تتباطأ الفوتونات وتبدأ بالتفاعل مع بعضها عبر ما يُعرف بـ"تأثير البلوكاد"، هذا التفاعل يُجبر الفوتونات على السير معا، مشكلين حالة مرتبطة تشبه الجزيئات في المادة.

ويواصل العلماء حالياً دراسة الخصائص الكاملة لهذه المادة الجديدة، وسط توقعات بأن تسهم مستقبلاً في ابتكار أنظمة ضوئية وفوتونية أكثر كفاءة، إضافة إلى استخدامها في التحكم بالضوء ومعالجة المعلومات الكمومية.

ويرى خبراء أن هذا الاكتشاف قد يمهد الطريق أمام نقلة نوعية في التكنولوجيا الحديثة، وربما يعيد تشكيل فهمنا لخصائص الضوء والمادة على حد سواء.