به گزارش صدای شهر بیست‌وهفتمین نشست کافه‌علم با سخنرانی مهدی کارگریان دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف و با حضور جمعی از دانشجویان و علاقه‌مندان به علم فیزیک برگزار شد.
به گزارش بنیاد علم و فناوری مصطفی (ص)، این رویداد با هدف ترویج علم به زبان ساده در میان عموم به بررسی مفاهیمی همچون فیزیک کوانتوم، ذرات توپولوژیک، نظم توپولوژیک، مبانی رایانه‌های کوانتومی و دستاورد‌های علمی محمد زاهد حسن دانشمند برجسته بنگلادشی‌الاصل و برگزیده جایزه مصطفی (ص) در سال ۱۴۰۰ اختصاص داشت.
از فیزیک کلاسیک تا کوانتوم
کارگریان در ابتدای سخنان خود به تشریح تاریخچه‌ای از علم فیزیک پرداخت و گفت: انگیزه فیزیک‌پیشه‌ها برای درک طبیعت، هم ناشی از حس کنجکاوی است و هم نیاز به بهبود زندگی از طریق فناوری. اگر بتوانیم قانون طبیعتی را بشناسیم، می‌توانیم بر آن غلبه کنیم.
وی با اشاره به فرمول‌بندی قوانین فیزیک کلاسیک توسط دانشمندانی همچون نیوتن، مکسول و توسعه ترمودینامیک در عصر صنعتی خاطرنشان کرد که تا اواخر قرن نوزدهم اغلب پدیده‌های طبیعی با این قوانین قابل توضیح بودند. اما اوایل قرن بیستم، مشاهده‌هایی همچون ناپایداری اتم‌ها و تابش جسم سیاه نشان دادند که این قوانین دیگر کفایت نمی‌کنند.
پیدایش کوانتوم
به گفته کارگریان شروع مکانیک کوانتوم از زمانی بود که فیزیکدان آلمانی ماکس پلانک دریافت تابش جسم سیاه به‌صورت گسسته انجام می‌شود. این ایده که انرژی به صورت کوانتومی یا ناپیوسته تبادل می‌شود، آغازگر تحولی عظیم در فیزیک شد و منجر به شکل‌گیری نظریه‌ای نوین در قالب مکانیک کوانتوم گردید.
مواد توپولوژیک و نظم ناپیدای آنها
کارگریان در بخش دوم سخنرانی خود با استفاده از نوار موبیوس مفاهیم پیچیده مواد توپولوژیک را به زبان ساده تشریح کرد. وی بیان کرد که این مواد دارای ساختار‌هایی با نظم توپولوژیک هستند؛ به گونه‌ای که همه اجزای سیستم به‌طور درهم‌تنیده عمل می‌کنند و تغییر در یک بخش، کل سیستم را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
وی همچنین با اشاره به نقش مغناطیس در ساخت دستگاه‌های ذخیره‌سازی داده مانند حافظه‌های رایانه‌ای تأکید کرد: رایانه‌های کوانتومی توپولوژیک نسبت به نمونه‌های کلاسیک خود پایدارتر هستند، زیرا ساختار بیت‌های صفر و یک در آنها به‌گونه‌ای است که گرچه به‌صورت موضعی مشابه‌اند اما در کل ساختار رفتاری متفاوت دارند.
محمد زاهد حسن؛ از بنگلادش تا کشف مواد ویل
در ادامه این نشست کارگریان به معرفی محمد زاهد حسن استاد دانشگاه استنفورد و از برندگان جایزه مصطفی (ص) پرداخت. وی گفت: زاهد حسن که متولد بنگلادش است، پس از مهاجرت به آمریکا تحصیلات خود را در دانشگاه‌های آستین و استنفورد ادامه داد و در سال ۲۰۰۲ موفق به دریافت درجه دکتری شد.
به گفته کارگریان، حسن و تیم تحقیقاتی‌اش از اوایل دهه ۲۰۱۰ موفق به طراحی و کشف موادی شدند که ویژگی‌هایی مشابه ذرات پیش‌بینی‌شده در نظریه‌های کوانتومی داشتند. این مواد که به عنوان “عایق‌های توپولوژیک” و “مواد ویل” شناخته می‌شوند، امکان عبور جریان الکتریکی بدون مقاومت را فراهم می‌کنند.
وی افزود: زاهد حسن با بهره‌گیری از ساختار جدول تناوبی مندلیف موفق به پیش‌بینی و طراحی موادی شد که در آنها رفتار الکترون‌ها شباهت زیادی به ذرات ویل دارد. این دستاورد نه‌تنها نظریه‌های گذشته را تأیید کرد، بلکه سوالات جدیدی را در زمینه فیزیک ماده مطرح ساخت.
ماده‌ای شبیه ذره‌ای که وجود نداشت
کارگریان با اشاره به نظریه دیراک و ذرات دارای کایرالیتی (چپ‌گرد یا راست‌گرد) گفت: این ذرات هرگز در طبیعت مشاهده نشدند. اما زاهد حسن در سال ۲۰۱۵ ماده‌ای به نام سدیم بیسموتات معرفی کرد که رفتاری مشابه با مواد ویل دارد. بررسی انرژی الکترون‌ها در این ماده نشان داد که این ذرات از نظر رفتار انرژی، دارای دستیدگی هستند؛ ویژگی‌ای که تا پیش از آن فقط در نظریه‌ها وجود داشت.
وی افزود که این یافته‌ها راه را برای ساخت مواد رسانای نوین و رایانه‌های کوانتومی پیشرفته‌تر باز می‌کند، زیرا در این مواد برخلاف حالت‌های کلاسیک، شتاب الکترون‌ها در راستای میدان مغناطیسی رخ نمی‌دهد.
کافه‌علم رویدادی برای ترویج علم
در پایان نشست، دکتر کارگریان به معرفی حوزه‌های پژوهشی خود پرداخت و به پرسش‌های حاضران پاسخ گفت. این رویداد در قالب برنامه کافه‌علم برگزار شد که از سال ۱۴۰۰ توسط رصدخانه علم و فناوری بنیاد مصطفی (ص) و با هدف ساده‌سازی مفاهیم علمی و برگزاری گفت‌و‌گو‌های علمی در فضای عمومی آغاز شده و تاکنون در شهرهایی چون تهران، تبریز، اصفهان، زنجان و پردیس ادامه یافته است.
بیست‌وهفتمین رویداد کافه‌علم بنیاد مصطفی (ص) با حضور دانشیار دانشگاه صنعتی شریف و جمعی از علاقه‌مندان به فیزیک کوانتوم به بررسی چیستی این شاخه از علم، معرفی مواد توپولوژیک و دستاورد‌های برجسته محمد زاهد حسن، دانشمند فیزیک کوانتومی پرداخت.
انتهای پیام/
Source link
