השמחה שבחיבור נקודות שחורות קוונטיות

כילדה אהבתי ציורים מנקודה לנקודה. אף פעם לא ממש החשבתי את עצמי כאומנותית, אבל נהניתי מהעובדה שאם אעקוב אחר המספרים ואחבר את הנקודות, "התמונה הגדולה" תתגלה בסופו של דבר. זה היה מאוד מתגמל עבורי. במובנים רבים, זה הרגיש כמו תגלית.

במדע, לעתים קרובות זוהי התמונה הגדולה שאנו רואים בתחילה, וזה בדרך כלל מוביל לשאלות חקירה לגבי מקורותיה, צורתה וטבעה, תוך התעמקות מתמיד עד שאנו מסיקים את אבני הבניין הבסיסיות המרכיבות את התמונה הגדולה. זה כמעט כמו היפוך של ציור מתוחכם מאוד מנקודה לנקודה. ברמה היסודית הזו, אבני הבניין (או החלקיקים היסודיים) נמצאים לעתים קרובות בתוך עולם הקוואנטים, ותורת הקוונטים היא שהניעה את המסע שלי לפיזיקה.

בתור תואר ראשון שלומד כימיה, הוקסמתי מספקטרוסקופיה – טכניקה שמשתמשת באור כדי לחקור, לאפיין ולכמת סוגי חומר שונים (מוצקים, נוזלים או גזים). נדהמתי מהעובדה שהטכניקה הזו יכולה לקחת אור "בלתי נראה" (לדוגמה, אור אולטרה סגול או אינפרא אדום) ולהשתמש בו כדי לחקור את האוויר "הבלתי נראה", ולזהות במדויק חלקיקי גז עקבות בלתי נראים כמו פחמן חד חמצני או דו תחמוצת הגופרית. באמצעות ספקטרוסקופיה, גזי עקבות אלו הופכים ל"נראים" ומופיעים בצורה של שיאי ספיגה ספקטרליים באורכי גל ספציפיים, ובכך מספקים טביעת אצבע ספקטרלית ייחודית לכל גז.  לאחר מכן ניתן להשתמש במידע זה כדי לקבוע אילו סוגי גז קיימים, ואת השפע שלהם.

ככל ששאלתי יותר, "איך זה יכול להיות?" ככל שמצאתי את עצמי נמשך לפיזיקה בסיסית. הרעיון להפוך את הבלתי נראה לגלוי נשאר איתי מאז. מדהים לחשוב שעקרונות מכניקת הקוונטים עומדים בבסיס הטכניקה העוצמתית הזו. לא רק זה, אלא שתורת הקוונטים באופן כללי יותר מולידה טכנולוגיות רבות אחרות כמו לייזרים, מוליכים למחצה, MRI, GPS, מיקרוסקופיה אלקטרונית, קריפטוגרפיה ומחשוב קוונטי רק כדי להזכיר כמה.

טכנולוגיית QDot

התפתחות עדכנית יותר במכניקת הקוונטים היא עלייתה של טכנולוגיית הנקודות הקוונטיות (QDot). QDot הוא חלקיק מוליכים למחצה בעל תכונות אופטיות ואלקטרוניות הנשלטות על פי כללי מכניקת הקוונטים בשל גודלם של ננומטרים בודדים בלבד - קטן בערך פי 10,000 מרוחב שערה אנושית. ננו-חלקיקים אלו פולטים אור באורך גל מסוים כאשר נורית LED כחולה מאירה עליהם. אורך הגל הנפלט תלוי בגודל הננו-חלקיק וקובע את הצבע הנצפה.

באופן לא מפתיע, טכנולוגיית QDot מצאה את דרכה לצגים שטוחים עבור מכשירי טלוויזיה מודרניים, בשל רוויית הצבע הגבוהה שניתן להשיג על רוחב פס ספקטרלי צר. יתר על כן, מכיוון שניתן לכוונן QDots לגודל קבוע כדי לשחרר אורכי גל ספציפיים, אנו יכולים להשתמש בהם כדי להשיג עיבוד צבע גבוה והפקת צבע טובה יותר באופן כללי. כל QDot TV מכיל בדרך כלל מיליארדי נקודות קוונטיות שבסופו של דבר מהוות את התמונה הגדולה.

חיבור הנקודות

בתור פיזיקאי שחור בתחילת הקריירה ובן להורים ג'מייקנים שחיים בבריטניה, מאוד הרגשתי שאני נקודה קוונטית - נקודה שחורה קוונטית (QBD), אם תרצו. בתחום המחקר שלי, זה היה נדיר שמישהו שנראה כמוני נמצא באותו סמינר, כנס או אפילו באותו תחום. על רקע אור כחול, נאלצתי למצוא דרך להקרין באורכי גל שונים, תוך ידיעה שהכוחות האמיתיים של QBD רתומים כשהם מחוברים ועובדים ביחד. במאמץ הזה, התמזל מזלי לגלות ובסופו של דבר לפגוש פיזיקאים אפרו-אמריקאים בולטים רבים, חלקם בזמן שביקרו בבריטניה, אחרים בזמן ביקרתי בארה"ב. גם הודעתי ובסופו של דבר השתתפתי בכנס של פיזיקאים שחורים בארה"ב, כמו גם קשר עם מדענים מאפריקה והאיים הקריביים. אינטראקציות אלה עזרו לחזק את האמונה שלי שמנקודת מבט גלובלית, היו הרבה QBDs בדיוק כמוני.

מחשבותיי פנו עד מהרה לדורות הבאים בבריטניה. רציתי שהמצב יהיה שונה עבורם, אז עסקתי רבות בבתי ספר והקמתי כמה יוזמות הסברה לצעירים, בניסיון לעשות מה שאני יכול כדי לשנות את הנוף שלהם לעתיד. עסקתי גם בקומץ הסטודנטים השחורים במחלקה שלי, ועודדתי אותם לסייע במאמצים כאלה. היה נעים לדעת שהם, בעיקר, לגמרי על הסיפון. רובם נשארו מחוברים לאחר סיום הלימודים, ושנה אחר שנה גדלה מספר הקבוצה עד שהגיעה למסה קריטית. זהות ייחודית צמחה לצעירים שחורים שאפתניים עם תשוקה לפיזיקה ו לשינוי חיובי בתוך הקהילה שלהם.

מאמץ זה הגיע לשיאו בהיווצרות של משפחת בלקט לאב - הרשת הלאומית הראשונה של בריטניה של פיזיקאים שחורים - בשנת 2020. לקבוצה יש כעת נראות והפכה לקול של פיזיקאים שחורים בבריטניה. יתר על כן, הוא מספק אמצעי תמיכה נגיש לכל מי שעוסק בפיזיקה או בתחומים קשורים מבית הספר התיכון ועד לרמת פרופסור. לאחרונה, משפחת בלאקט לאב קיבלה מימון לחיבור פיזיקאים אפרו-אמריקאים עם פיזיקאים שחורים בבריטניה באמצעות סדרת דוברים בבריטניה, כמו גם שליחת משלחת מבריטניה לכנסים בארה"ב, מה שמגביר עוד יותר את הקהילה העולמית של פיזיקאים שחורים . תוכניות מרגשות כאלה אפשריות רק בגלל שה-QBDs ברחבי בריטניה מחוברים ויכולים לפעול ביחד.

כשאני חושב על הקריירה שלי עד כה, זה באמת היה מקרה של חיבור QBD בדרכים שונות לאורך זמן ומרחב. לעתים קרובות, קשרי QBD מביאים שמחה והעשרה עמוקים יותר למשמעת הכללית, ומעצימים עוד יותר את תחושת השייכות החיונית הזו. מבחינות רבות, למרות שאני עדיין QBD, אני יודע עכשיו שאני חלק מקהילה לאומית וגלובלית הרבה יותר גדולה של פיזיקאים מכל הפזורה הפאן-אפריקאית. ככל שנמשיך להתחבר, לייצג ולעורר השראה, כך נעצב מחדש, נחדד ונעשיר את התמונה של התמונה הגדולה המראה מי הם פיזיקאים ומה אנחנו עושים.