الفوتونات.. أسرار تقنيات البث والإبصار

الفوتونات جسيمات غاية في الصغر تنتمي لعوالم ما دون الذرة، ولا تمكن رؤيتها ولا تتحقق رؤية شيء دونها، كونها المسؤولة عن نقل الضوء لشبكة العين التي تحوله إلى نبضات كهربائية.

الوظائف
قديما كانت الوظيفة الأساسية للفوتونات هي تحقيق عملية الإبصار من خلال نقل الضوء للعين، لكن هذه الجسيمات باتت تقوم بأدوار أساسية في كل مناحي الحياة، فقد مكنت العلماء من توظيف الأمواج الكهرومغناطيسية وأمواج البث الإذاعي والتلفزيوني، وصناعة أجهزة التحكم عن بعد وموجات الاتصالات التي تلتقطها الهواتف النقالة وأجهزة هبوط الطائرات وإقلاعها والشبكات اللاسلكية.

هذا إلى جانب الموجات التي تستخدمها الأجهزة الطبية، وأجهزة الأمن وتفتيش الحقائب في المطارات.

مسار الاكتشاف
قبل ثلاثة قرون من الميلاد، توصل العالم الإغريقي إقليدس إلى أن العين تصدر أشعة ضوئية تصطدم بالأشياء ثم تعود إليها فتبصر، لكنه لم يحدد ماهية هذه الأشعة.

ظل هذا المفهوم سائدا طيلة 13 قرنا، حتى جاء العالم المسلم الحسن بن الهيثم في القرن العاشر وأثبت بالدليل القاطع أن العين لا تصدر أي ضوء، ولكن أشعة الضوء تأتي من الأجسام إلى العين فتبصر، وكان أول من وضع قوانين انكسار الضوء وانعكاسه.

بعد ذلك بستمئة عام، فتح العالم الفرنسي رينيه ديكارت (1596-1650) نقاشا علميا استمر ثلاثة قرون حول هذا الموضوع.

وقد رأى فريق يتزعمه العالم البريطاني إسحق نيوتن (1642-1727) أن الضوء هو سيل من الجسيمات المتناهية في الصغر، بينما ذهب فريق يقوده العالم الألماني كريستين هيجن إلى إن الضوء هو موجات أو ذبذبات وليس جسيمات، وكلا الطرفين له أدلته العلمية لأن الضوء يسلك أحياناً مسلك الجسيمات وأحيانا مسلك الموجات.

هذا الجدل حسمه ألبرت آينشتاين (1879-1955) إذ أثبت أن الضوء له خصائص مزدوجة، تجمع بين الجسيمات والموجات، فهو يتكون من جسيمات لا كتلة لها سميت فيما بعد بـ"الفوتونات".

وقد توصل آينشتاين إلى أن هذه الجزئيات لا تحمل أي شحنة كهربائية ولكنها تحمل طاقة، ولا تنطلق في الطبيعة إلا على شكل موجات مختلفة في الطول والترددات.

المصادر
مصادر الفوتونات هي النجوم والشمس، حيث تطرح الطاقة الهائلة الناتجة عن التفاعلات النووية التي تحدث فيها على شكل موجات من الفوتونات، وتنقل الطاقة إلى الأرض.

وكلما قصر طول موجات الفوتونات ازدادت تردداتها والطاقة التي تحملها. لذلك فإن الأمواج فوق البنفسجية تؤذي جلد الإنسان إذا تعرض لها، لأنها أقصر من موجات الألوان المرئية. وأشد الموجات طاقة أقصرها طولا وأعظمها ترددا.

والأكثر دقة وغرابة هو أن هذه الجسيمات لا تصطدم أبدا، وهو ما يُجنب تشتت الرؤية.

ويقول العلماء إن كل نقطة يمر بها من أمواج الضوء والبث ما لا يحصى، وكل منها يتابع طريقه بسلام وكأنه لا يوجد غيره في الجو، وهذا من عجائب عوالم ما دون الذرة ومنها الفوتونات والأمواج الكهرومغناطيسية.