علماء يصورون بُعدًا مكانيًا رابعًا غامضًا

منذ وضع آينشتاين نظريته النسبية عام 1905 كان البعد الرابع يعني عادة الزمن. لكنّ فريقين منفصلين من الباحثين، أحدهما في الولايات المتحدة، والآخر في أوروبا، أظهرا وجود بُعد مكاني رابع.  

إيلاف: قال الباحث مايكل ريكتسمان من جامعة ولاية بنسلفانيا إنه "لا وجود لمنظومة مكانية رباعية الأبعاد فيزيائيًا، ولكننا نستطيع تطبيق فيزياء هول الكمية رباعية الأبعاد، مستخدمين هذه المنظومة البُعدية الأدنى، لأن المنظومة البُعدية الأعلى مشفرة في تعقيد البنية".  

تجربتان ذات بعدين
أضاف أن العلماء يستطيعون "أن يأتوا بفيزياء جديدة في البعد الأعلى، ثم يصممون أجهزة تستثمر الفيزياء البُعدية الأعلى في أبعاد أدنى".  

بلغة القارئ الاعتيادي، فإن الأجسام ثلاثية الأبعاد تلقي ظلالًا ذات بعدين، وبالتالي فإن الأجسام رباعية الأبعاد ينبغي أن تلقي ظلالًا ثلاثية الأبعاد، حتى إذا كان من المتعذر تصور جسم ذي أربعة أبعاد.

صمم الفريقان تجربتين، كل منهما ذات بعدين، لتوليد مثال على مؤثر هول الكمي، الذي يحدد حركة الالكترونات، التي تمكننا من تصور هذه الجسيمات وقياسها.  

توقف الفولتية
يتبدى مؤثر هول عادة في التخوم بين مادتين، حيث لا يمكن للالكترونات أن تتحرك إلا في بعدين اثنين. وحين يُسلَّط مجال مغناطيسي بزاوية 90 درجة على المستوى ذي البعدين، فإنه يغير سلوك الالكترونات التي تمر فيه. ويمكن الاستمرار في تغيير سلوكها بخفض درجة الحرارة وزيادة الفولتية في بيئتها. 

كلما زادت الفولتية والمجال المغناطيسي زاد الدور الذي يقوم به الميكانيك الكمي. السبب أن المجال المغناطيسي يولد قوة تؤثر بزوايا قائمة على اتجاه الحركة ـ قوة لورنز ـ تحرف مسار الالكترونات.  

بلا تطبيقات مفيدة
لكن في درجات الحرارة المنخفضة والمجالات المغناطيسية الكبيرة يبدأ الميكانيك الكمي القيام بدور يسبب توقف الفولتية عن الازدياد باستمرار، وتبدأ القفز بخطوات متكاملة. 

اعترف الباحثون الذين أجروا التجربة الأوروبية أن هذه التجارب ما زالت حتى الآن بلا تطبيقات مفيدة، لكنّ الفيزيائيين يستطيعون أن يقولوا ليس نظريًا فحسب، بل ومختبريًا كذلك، إن ظواهر ذات أربعة أبعاد أو أكثر يمكن أن تحدث في عالمنا الاعتيادي ذي الأبعاد الثلاثة. ومن الأمثلة على ذلك أشباه البلورات في الخلائط المعدنية التي تبدي أنماطًا منتظمة في ثلاثة أبعاد.  

أعدّت "إيلاف" هذا التقرير بتصرف عن "دايلي إكسبريس". الأصل منشور على الرابط أدناه:
https://www.express.co.uk/news/science/901542/science-USA-Europe-science-fourth-dimension-news-latest-breakthrough-quantum-physics