متعة ربط النقاط السوداء الكمومية

عندما كنت طفلاً، كنت أحب الرسومات التي تعتمد على النقاط. لم أعتبر نفسي فنيًا أبدًا، لكنني استمتعت بحقيقة أنني إذا اتبعت الأرقام وربطت النقاط، فسيتم الكشف عن "الصورة الكبيرة" في النهاية. وكان هذا مجزيا جدا بالنسبة لي. في نواحٍ عديدة، بدا الأمر وكأنه اكتشاف.

في العلم، غالبًا ما تكون الصورة الكبيرة هي التي نلاحظها في البداية، وهذا عادةً ما يؤدي إلى طرح أسئلة حول أصولها وشكلها وطبيعتها، والتعمق أكثر حتى نستنتج اللبنات الأساسية التي تشكل الصورة الكبيرة. إنه يشبه تقريبًا عكس الرسم المتطور للغاية من نقطة إلى نقطة. عند هذا المستوى الأساسي، غالبًا ما تكمن اللبنات الأساسية (أو الجسيمات الأولية) داخل العالم الكمي، وكانت نظرية الكم هي التي دفعت رحلتي إلى الفيزياء.

باعتباري طالبًا جامعيًا أدرس الكيمياء، كنت مفتونًا بالتحليل الطيفي - وهي تقنية تستخدم الضوء لسبر وتوصيف وقياس أنواع مختلفة من المادة (المواد الصلبة والسوائل والغازات). لقد أذهلتني حقيقة أن هذه التقنية يمكن أن تأخذ الضوء "غير المرئي" (على سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء) وتستخدمه لسبر الهواء "غير المرئي"، والكشف بدقة عن جزيئات الغاز غير المرئية مثل أول أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكبريت. ومن خلال التحليل الطيفي، تصبح هذه الغازات النزرة “مرئية” وتظهر على شكل قمم امتصاص طيفية عند أطوال موجية محددة، مما يوفر بصمة طيفية فريدة لكل غاز.  يمكن بعد ذلك استخدام هذه المعلومات لتحديد أنواع الغاز الموجودة ووفرتها.

كلما سألت أكثر: "كيف يمكن أن يكون هذا؟" كلما وجدت نفسي منجذبًا نحو الفيزياء الأساسية. فكرة جعل الغيب مرئيًا بقيت معي منذ ذلك الحين. ومن المدهش الاعتقاد بأن مبادئ ميكانيكا الكم تدعم هذه التقنية القوية. ليس هذا فحسب، بل إن نظرية الكم بشكل عام تؤدي إلى ظهور العديد من التقنيات الأخرى مثل الليزر وأشباه الموصلات والتصوير بالرنين المغناطيسي ونظام تحديد المواقع والمجهر الإلكتروني والتشفير والحوسبة الكمومية على سبيل المثال لا الحصر.

تقنية كيو دوت

التطور الأحدث في ميكانيكا الكم هو ظهور تقنية النقطة الكمومية (QDot). QDot عبارة عن جسيم شبه موصل له خصائص بصرية وإلكترونية تحكمها قواعد ميكانيكا الكم نظرًا لحجمها الذي لا يتجاوز بضعة نانومترات – أي أصغر بحوالي 10,000 مرة من عرض شعرة الإنسان. تنبعث هذه الجسيمات النانوية ضوءًا بطول موجي محدد عندما يضيء عليها مصباح LED أزرق. يعتمد الطول الموجي المنبعث على حجم الجسيمات النانوية ويحدد اللون الملاحظ.

ليس من المستغرب أن تجد تقنية QDot طريقها إلى شاشات العرض المسطحة لأجهزة التلفزيون الحديثة، وذلك بسبب تشبع الألوان العالي الذي يمكن تحقيقه عبر نطاق ترددي طيفي ضيق. علاوة على ذلك، نظرًا لأنه يمكن ضبط QDots على حجم محدد لإصدار أطوال موجية محددة، فيمكننا استخدامها لتحقيق عرض ألوان عالي وإنتاج ألوان أفضل بشكل عام. يحتوي كل تلفزيون QDot عادةً على مليارات النقاط الكمومية التي تشكل في النهاية الصورة الكبيرة.

توصيل النقاط

باعتباري فيزيائيًا أسود في بداية مسيرتي المهنية وابنًا لأبوين جامايكيين يعيشان في المملكة المتحدة، شعرت كثيرًا وكأنني نقطة كمومية - نقطة سوداء كمومية (QBD)، إذا صح التعبير. في مجال بحثي، كان من النادر أن يتواجد شخص مثلي في نفس الندوة أو المؤتمر أو حتى في نفس المجال. على خلفية الضوء الأزرق، كان علي أن أجد طريقة للإشعاع بأطوال موجية مختلفة، مع العلم أن القوى الحقيقية لوحدات QBD يتم تسخيرها عندما تكون متصلة وتعمل بشكل جماعي. وفي هذا المسعى، كنت محظوظًا باكتشاف العديد من علماء الفيزياء الأمريكيين من أصل أفريقي البارزين والالتقاء بهم في نهاية المطاف، بعضهم أثناء زيارتهم للمملكة المتحدة، والبعض الآخر أثناء زيارتي للولايات المتحدة. لقد علمت أيضًا بمؤتمر للفيزيائيين السود في الولايات المتحدة وحضرته في النهاية، بالإضافة إلى التواصل مع علماء من إفريقيا ومنطقة البحر الكاريبي. ساعدت هذه التفاعلات في تعزيز اقتناعي بأنه من منظور عالمي، كان هناك الكثير من QBDs مثلي تمامًا.

وسرعان ما تحولت أفكاري إلى الأجيال القادمة في المملكة المتحدة. أردت أن يكون الوضع مختلفًا بالنسبة لهم، لذلك انخرطت بشكل كبير مع المدارس وأنشأت العديد من مبادرات التوعية للشباب، محاولًا أن أفعل ما بوسعي لتغيير مشهدهم في المستقبل. لقد تعاملت أيضًا مع عدد قليل من الطلاب الجامعيين السود في قسمي، وشجعتهم على المساعدة في مثل هذه المساعي. كان من دواعي سروري معرفة أنهم كانوا، بشكل رئيسي، على متن الطائرة بالكامل. بقي معظمهم على اتصال بعد التخرج، وتزايد عدد المجموعة عامًا بعد عام حتى وصلت إلى كتلة حرجة. ظهرت هوية فريدة للشباب السود الطموحين الذين لديهم شغف بالفيزياء و من أجل التغيير الإيجابي داخل مجتمعهم.

وقد توج هذا الجهد بتشكيل عائلة بلاكيت لاب – أول شبكة وطنية للفيزيائيين السود في المملكة المتحدة – في عام 2020. تتمتع المجموعة الآن برؤية واضحة وأصبحت صوتًا للفيزيائيين السود في المملكة المتحدة. علاوة على ذلك، فهو يوفر وسيلة دعم يسهل الوصول إليها لأي شخص يتابع الفيزياء أو المجالات ذات الصلة من المدرسة الثانوية وحتى مستوى الأستاذية. في الآونة الأخيرة، تلقت عائلة بلاكيت لاب تمويلًا لربط الفيزيائيين الأمريكيين من أصل أفريقي مع الفيزيائيين السود المقيمين في المملكة المتحدة من خلال سلسلة من المتحدثين في المملكة المتحدة بالإضافة إلى إرسال وفد من المملكة المتحدة إلى مؤتمرات في الولايات المتحدة، مما يزيد من تعزيز المجتمع العالمي للفيزيائيين السود . مثل هذه البرامج المثيرة ممكنة فقط لأن مناطق QBD في جميع أنحاء المملكة المتحدة متصلة ببعضها البعض ويمكنها العمل بشكل جماعي.

عندما أفكر في مسيرتي المهنية حتى الآن، فقد كانت بالفعل حالة من ربط QBDs بطرق مختلفة عبر الزمان والمكان. في كثير من الأحيان، تجلب اتصالات QBD فرحة وإثراء أعمق للانضباط العام، وتعزز هذا الشعور الحيوي بالانتماء. في العديد من النواحي، على الرغم من أنني لا أزال من أتباع QBD، إلا أنني أعلم الآن أنني جزء من مجتمع وطني وعالمي أكبر بكثير من الفيزيائيين من جميع أنحاء الشتات الأفريقي. كلما واصلنا التواصل والتمثيل والإلهام، كلما قمنا بإعادة تشكيل وشحذ وإثراء صورة الصورة الكبيرة التي توضح من هم الفيزيائيون وماذا نفعل.