تنافر المستوى في ميكانيكا الكم

تنافر المستوى في ميكانيكا الكم، هو المعادل الميكانيكي الكمي لتأثير التنافر في المذبذبات، وهو نظام مكون من مذبذبين مقترنين له ترددان طبيعيان، حيث أنه مع زيادة قوة الاقتران بين المذبذبات ينخفض ​​التردد المنخفض ويزداد الارتفاع.

ما المقصود بحالة النفور

إن التأثير الكمي الذي يجعل الأشياء تتنافر، تم التنبؤ به لأول مرة منذ حوالي 50 عامًا، وشوهد أخيرًا في المختبر، ووفقًا لعالم الفيزياء بجامعة هارفارد فيديريكو كاباسو، وهو عضو في المجموعة التي قامت بقياس التأثير، إذ يمكن استخدامه لتليين الماكينات النانوية المستقبلية.

لقد اكتشف فريق فيزيائي قوة التنافر الضعيفة عندما جمعوا ورقة رقيقة من السيليكا وحبة صغيرة مطلية بالذهب، حوالي نصف قطر شعرة الإنسان، حيث تعتبر هذه القوة القوة هي مثال على تأثير كازيمير، الناتجة عن التقلبات الكمية الشاملة.

الجاذبية والنفور الكمي

إن أبسط طريقة لتخيل قوة كازيمير أثناء العمل هي وضع لوحين معدنيين متوازيين في فراغ، فبفضل ظاهرة الكم الغريبة تنجذب هذه الأشياء إلى بعضها البعض، ويحدث ذلك لأنه حتى الفراغ يتدفق في الواقع مع مجال كمي من الجسيمات، ويظهر باستمرار ويخرج من الوجود، إذ يمكنهم حتى التفاعل بشكل عابر مع اللوحات والضغط عليها.

ومع ذلك، فإن المسافة الصغيرة بين الصفيحتين تقيد نوع الجسيمات التي يمكن أن تظهر، وبالتالي فإن الضغط من خلف الصفائح يكتسح الضغط من بينهما، والنتيجة هي قوة جاذبة كقوة الجاذبية تلهم الآلات النانوية، حيث يقول كاباسو إن قوة كازيمير لا يجب أن تكون عدوًا، وأن الميكانيكا الدقيقة في مرحلة ما يجب أن تتعامل مع هذه القوى أو الاستفادة منها.

الطفو العكسي في النفور الكمي

في عام 1961، قدر المنظرون الروس أنه في ظروف معينة، يمكن أن يتسبب تأثير كازيمير في تنافر الأشياء عن بعضها البعض، وهو السيناريو الذي ابتكره فريق كاباسو أخيرًا تجريبيًا، بحيث حقق الفريق ذلك عن طريق إضافة سائل بروموبنزين إلى الإعداد.

يكون تجاذب كازيمير بين السائل وصفيحة السيليكا أقوى من ذلك بين حبة الذهب والسيليكا، لذلك يشق السائل طريقه حول الخرزة، مما يدفعه بعيدًا عن الصفيحة، ويعتبر التأثير مشابه للطفو الذي نختبره في العالم الكلي.

حيث يتم احتجاز الأشياء الأقل كثافة من الماء بواسطة السائل المحيط بها، ولكن في هذه الحالة يكون البروموبنزين أقل كثافة من الخرزة الصلبة، بحيث يمكن يمكنك تسميتها الطفو الكمومي، وكانت القوة التي قاسها ضعيفة، بحيث تصل إلى بضع عشرات من البيكونيوتن، لكن هذا لا يزال كافياً لرفع الأجسام النانوية.

محامل الكم في النفور الكمي

قام العلماء بإجراء تجربة، وهي استخدام كاميرا تلفزيون لتتبع حركة إحدى هذه المجالات، ومن ثم يجب أن يكون المرء على رؤية ما إذا كان لديه ارتفاع في الهواء بسهولة، حيث يقول كاباسو إن تسخير قوة كازيمير البغيضة يمكن أن يوفر نوعًا من التزليق لحل مشكلة الآلات النانوية التي تصبح مُلتهبة بالنسخة الجذابة المعروفة.

من الناحية النظرية، يمكن بدلاً من ذلك استخدام سائل أكثر كثافة من المكونات لتحفيزها، لكن هذا لن يكون عمليًا، فلقد وضح قائلاً، تُصنع هذه الأدوات عادةً من المعدن، لذا سيتعين على المرء استخدام الزئبق، ويمكن استخدام محامل الطفو الكمومية لبناء أجهزة استشعار دقيقة، مثل البوصلة النانوية العائمة لاكتشاف الحقول المغناطيسية صغيرة الحجم.

تنافر باولي الكلاسيكي

يعتبر تنافر باولي مكونًا رئيسيًا لأي نظرية للتفاعلات بين الجزيئات، وعلى الرغم من أن باولي أو التنافر التبادلي له أصله في الطبيعة الميكانيكية الكمومية للإلكترونات، فمن الممكن وصف التأثيرات النشطة الناتجة عبر نموذج كلاسيكي من حيث تداخل كثافات الإلكترونات، وفي الواقع يمكن تفسير التنافر بين الجزيئات بالصدفة المغلقة على أنه انخفاض في كثافة الانتخابات في المنطقة النووية مما أدى إلى انخفاض فحص الشحنات النووية وزيادة التنافر النووي النووي.

قام العلماء بتقديم صيغة تنافر موجزة متباينة الخواص باستخدام الأقطاب الذرية المتعددة من مجال الطاقة المحسن متعدد الأقطاب الذري للتطبيقات الجزيئية الحيوية لوصف كثافة الإلكترون في كل ذرة في نظام أكبر، ورياضيا يتكون النموذج المقترح من تفاعلات تنافر أسية متعددة الأقطاب مخففة في نطاق قصير، وهي مناسبة للاستخدام في مجالات القوة الجزيئية الحيوية كثيفة الحساب ومحاكاة الديناميات الجزيئية.

يتم اشتقاق معلمات 26 فئة ذرة تشتمل على معظم الجزيئات العضوية من التوافق مع نظريات الاضطراب المتوافقة مع التناظر لطاقات تنافر التبادل لقاعدة بيانات ديمير، بحيث تمت مناقشة العديد من تطبيقات نموذج تنافر باولي متعدد الأقطاب، بما في ذلك تفاعلات الغازات النبيلة، وتحليل النقاط الثابتة على السطح المحتمل لثنائي الماء، واتجاه العديد من تفاعلات الترابط الهالوجيني.