جائزة نوبل للفيزياء .. اختراعات واكتشافات غيرت وجه البشرية

أول جائزة نوبل في الفيزياء مُنحت للألمانيّ فيلهلم كونراد رونتغن بعد أن اكتشف الأشعة السينية. وحتى يومنا هذا ما يزال الأطباء يستخدمون اكتشافه لتحديد كسور العظام أو التهاب جذور الأسنان. لكن هذه الأشعة العالية الطاقة يمكن أن تتسبب في الإصابة بالسرطان. وعلى الرغم من أن رونتغن اسماها بالأشعة السينية، لكن العلماء سموها باسمه فيما بعد تكريماً له.

وجد عالم الفيزياء الفرنسي أنطوان هنري بيكريل أن النواة الذرية لبعض المعادن الثقيلة تتحلل تلقائياً مثل اليورانيوم الواضح في الصورة. وأثناء ذلك تبعث النوى الذرية إشعاعات عالية الطاقة. وهكذا اكتشف بيكيل النشاط الإشعاعي. عملت ماري كوري وزوجها بيير على دراسة هذه الظاهرة بدقة. حصل الثلاثة بعد ذلك على جائزة نوبل للفيزياء.

يمكن للضوء أن يطرد الجزيئات الصغيرة من قطعة معدنية. درس ألبرت أينشتاين هذا التأثير الكهروضوئي بمزيد من التفاصيل. وتمكن من تفسيره على هذا النحو: الضوء والمادة وجهان لعملة واحدة ويمكن تحويلها إلى بعضها البعض. لذلك، فإن أشعة الضوء لديها القدرة على تغيير المعدن. تعتمد خلايانا الشمسية على هذا المبدأ اليوم.

نحن اليوم مدينون للأمريكيين وليام شوكلي وجون باردين ووالتر براتين باكتشافهم الأساس الذي طورنا عليه تقنيات الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الآيباد. إذ كانوا أول من قام باختراع ترانزستورات الدوائر الإلكترونية التي تحول من حالة إلى أخرى بسرعة البرق. تتكون معالجات كمبيوتر اليوم كالواضح في الصورة من عدة ملايين من هذه الدوائر. أما هذه العملة فمن أجل مقارنة الحجم فقط.

العديد من الأشعة الضوئية المتشابهة التي تنطلق في الاتجاه ذاته، هذا هو التعريف المبسط لليزر، الذي يجعلنا نستمتع بالعروض الضوئية ويمكننا من قص المعادن القاسية وحتى إزالة بقع الجلد المريضة. حصل الأمريكي تشارلز تاونز والروسيان نيقولاي باسوف وألكساندر بروخوروف على جائزة نوبل عن اكتشفاهم هذا.

درس الأمريكي من أصول ألمانية هانس ألبريشت بيته المولود في ستراسبورغ السبب في أن النجوم مثل شمسنا شديدة الحرارة في الواقع، ليكتشف أن النجوم تدمج في باطنها ذرات الهيدروجين في ذرات الهيليوم الكبيرة. هذا الانصهار النووي يطلق الكثير من الطاقة التي تصل إلى كوكبنا الأزرق على شكل إشعاع شمسي.

يعود الفضل في التصوير المجسم أو ثلاثي الأبعاد إلى المهندس المجري دينيس غابور. إذ قام أول الأمر بتجسيد هذه الصور ثلاثية الأبعاد. وتبدو هذه الصور المجسمة وكأنها تطفو بحرية في الفضاء وتتغير حسب زاوية الرؤية. لكنها ليست مجرد حيلة جميلة فقط، فالصور ثلاثية الأبعاد على العملات تجعل من الصعب تزويرها.

نظرة ثاقبة لعالم الأشياء المتناهية في الصغر والكائنات الموغلة في الدقة يقدمها لنا الألماني إرنست روسكا باختراعه. فقد ابتكر روسكا المجهر الإلكتروني، الذي يمكننا من أن نرى هذا البرغوث الواضح في الصورة على هذا الشكل. دقة الصورة تزيد بأكثر من ألف مرة عما هو موجود في المجاهر الضوئية العادية. وبفضل روسكا بات بإمكاننا رؤية كل الأشياء المخفية عن أعيننا بسبب صغرها.

نعم، النيوتريونات موجودة بالفعل! هذا ما أكده الأمريكيون ليون ماكس ليدرمان وملفين شوارتز وجاك شتاينبرغر بتجاربهم في معجل الجسيمات كما هو موضح هنا في الصورة. النيوترونات هي جسيمات أولية للمادة بكتلة أصغر كثيراً من كتلة الإلكترون وليست لها شحنة كهربية. المشكلة أنها بالكاد تتفاعل مع المادة على أرضنا. ووفقاً لذلك، فإن إثبات وجودها في التجارب يبقى أمراً معقداً حقاً.

وضع عالم الفيزياء الأمريكي نورمان رامسي الأساس لقياس الوقت بدقة متناهية، إذ جعل من الممكن تطوير ساعة ذرية، وهي الساعة الأكثر دقة في العالم. في عام واحد تسجل الساعة انحرافاً عن الوقت الذي نعرفه بمقدار لا يزيد عن 25 مليار جزء من الثانية. توجد أربع ساعات ذرية في براونشفايغ الألمانية. ويجري ضبط الوقت في ألمانيا من خلالها رسمياً.

محركات الأقراص الصلبة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة تزداد صغراً من عام إلى آخر، ولكن في الوقت ذاته تزداد قدرتها التخزينية للبيانات. وبات ذلك متاحاً بفضل المقاومة المغناطيسية العملاقة، التي تنشأ عند صناعة وسائط تخزين بطريقة محددة للغاية. اكتشف هذا التأثير الألماني بيتر غرينبرغ والفرنسي ألبرت فيرت وحصلا على جائزة نوبل للفيزياء مقابل ذلك.

قام تشارلز كوين كاو، وهو عالم فيزياء أمريكي من أصل صيني، بتطوير كابل الألياف الضوئية، ينقل المعلومات بسرعة ودون خسارة بعضها، مثل محتوى موقع الويب أو محادثة هاتفية. لهذا الغرض يتم تحويل البيانات الإلكترونية إلى ومضات من الضوء الفائق وإرسالها عبر كابل الألياف الضوئية ونقلها مرة أخرى إلى الهدف وإعادتها على شكل نبضات كهربائية.

أظهر الباحثون الأمريكيون شاول بيرلموتر وبريان شميت وآدم ريس أن الكون يتمدد ويزداد اتساعاً. لم يتمكن العلم من تفسير سبب ذلك بالضبط. لكن من يكتشف هذا الأمر، فهو بالتأكيد جدير بالحصول على جائزة نوبل للفيزياء.

قبل ما يقرب من 50 عاماً وصف الفيزيائي الشاب بيتر هيغز جسيماً له أهمية حاسمة. يعطي جميع الجزيئات الأولية الأخرى كتلتها. وتوقع بيتر هيغز وزميله البلجيكي فرانسوا انغلرت هذا الجسيم نظرياً. فقط في العام 2012 تم إثبات وجوده عبر المركز الأوروبي للبحوث النووية بالقرب من مدينة جنيف.

حصل العلماء إيسامو أكاساكي وهيروشي أمانو وشوجي ناكامورا على جائزة نوبل لتطويرهم الثنائيات الباعثة للضوء التي ينبعث منها الضوء الأزرق. وهذا ما جعل مصابيح LED البيضاء مصادر إضاءة ساطعة وموفرة للطاقة بشكل كبير مقارنة بالمصابيح الأخرى.

بات الليزر جزءا لا غنى عنه في حياتنا. وضعت الكندية دونا ثيو ستريكلاند والفرنسي جيرار ألبرت مورو في أبحاثهما الأساس لأشعة الليزر النبضية الفائقة. وبفضل هذه النبضات يمكن معالجة المواد بدقة فائقة. وتقاسم الاثنان الجائزة مع آرثر أشكين لابتكاره الملاقط البصرية وتطبيقها على النظم البيولوجية عن طريق الليزر. ويمكن من خلالها الكشف على الفيروسات والبكتريا والتعامل معها دون الإضرار بها. بيرغيت أوسترات/ع.غ