الدكتور محمود جعفر .. عالم مصري يبتكر طريقة جديدة لاكتشاف الكواكب البعيدة

الحياة برس - توصل الدكتور محمود جعفر، عالم الفيزياء المصري، بالتعاون مع فريق من الباحثين في مركز مُسرع الإلكترونات الألماني DESY، إلى ابتكار جديد في مجال الليزرات المتطورة، يمكنه اكتشاف الكواكب البعيدة خارج نظامنا الشمسي. تم نشر نتائج هذا البحث في مجلة OPTICA الأميركية العلمية المرموقة.

تستخدم الشريحة الضوئية المطورة في هذا الابتكار جيلًا جديدًا من أجهزة الليزر، ومن المتوقع أن يتم تطبيقها على نطاق واسع في قياس بصمات الجزيئات المعينة وقياس الترددات الضوئية المجهولة، بالإضافة إلى اكتشاف الكواكب البعيدة خارج نظامنا الشمسي.

يشدد الدكتور جعفر، الذي يعمل حاليًا كأستاذ مشارك في فيزياء الضوء بألمانيا، على أهمية دقة القياسات الزمنية في حياتنا اليومية وفي العديد من جوانب العالم الحديث. ويوضح أن الدقة العالية في قياس الوقت تسهم في تحقيق دقة أكبر في تقدير المسافة، وهو أمر مهم في تطبيقات عديدة مثل أنظمة الملاحة العالمية وغيرها.

وتعد الساعات الضوئية بديلاً محتملاً للساعات الذرية الكبيرة الحجم والتكلفة، حيث تتميز بسرعة اهتزاز أعلى بمقدار 50 ألف مرة، مما يتيح تقسيم الوقت إلى وحدات أصغر وتحقيق دقة أكبر. ومع ذلك، فإن التحدي يكمن في القدرة على حساب هذه التذبذبات السريعة بشكل مباشر باستخدام أنظمة إلكترونية مناسبة.

تأتي مصادر الليزر النبضية، المعروفة أيضًا بمساطر التردد الضوئي، لتلعب دورًا مهمًا في هذا السياق. فهي تقوم بتقسيم اهتزازات الساعات الضوئية إلى ترددات منخفضة يمكن قياسها بدقة عالية باستخدام الأجهزة الإلكترونية المتاحة حاليًا. وتعتبر هذه المصادر أجهزة دقيقة تم تكريمها في جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2005، وقد ساهمت في تمكين أدق قياسات الزمن في العالم.

ومن الملاحظ أن مصادر الليزر النبضية التقليدية كانت تعاني من حجم كبير وتعقيد في التصنيع، ولا تدعم العديد من التطورات التكنولوجية الحديثة المبنية على شرائح السيليكون. وهذا يدفع إلى التطوير المستمر في هذا المجال لتحقيق أجهزة صغيرة الحجم وتكلفة منخفضة تتمتع بدقة وأداء عاليين.

هنا يأتي دور ما توصلنا إليه مع زملائي في مركز مُسرع الإلكترونات الألماني DESY، بتطوير جيل حديث من هذه الأجهزة تسمى "Fabry-Perot microcomb" يبلغ حجمها 100 مرة أصغر من سمك شعره الرأس.

فبخلاف مصادر الليزر التقليدية، فإن هذا الجيل الجديد يتميز بالحد من استهلاك الطاقة بشكل جذري في أنظمة الاتصالات الضوئية، بالإضافة إلى أن معدل تردده سريع جدا يصل إلى التيراهيرتز (ألف مليار نبضة في الثانية الواحدة).

هذا الابتكار يفتح المجال لتطبيقات جديدة خاصة في الاتصالات الضوئية اللاسلكية وسيستوعب التزايد المستمر لطلب المستهلكين على الاتصالات الرقمية ذات معدل البيانات المرتفع.

شدد جعفر على أنه وزملاءه هم "أول من طور هذا النوع من الميكرو ليزر النبضي بطريقة تتغلب على العديد من القيود المعروفة في هذا المجال سابقا وبخصائص مميزة".

وختم بأنه من "الممكن استخدام هذه الأجهزة الجديدة التي ابتكروها في تطبيقات أخرى مثل معايرة أجهزة الطيف المستخدمة في المراصد الفلكية والتحليل الطيفي عالي الدقة والاتصالات الضوئية".

من هو محمود جعفر؟

محمود جعفر تخرج من كلية العلوم في جامعة المنوفية عام 2008 بتقدير امتياز.

حصل على الماجستير في الفيزياء من المعهد المتحد للأبحاث النووية في موسكو عام 2012.

لاحقا، نال درجة الدكتوراه في فيزياء الليزر من جامعة ماربورغ بألمانيا وكان عمره حينها 28 عاما فقط.

ثم عمل كباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة هامبورغ للتكنولوجيا بألمانيا.

يعمل جعفر (36 عاما) حاليا باحثا بمركز مُسرع الإلكترونات الألماني DESY ضمن مشروع تابع للاتحاد الأوروبي.