الحالة الخفية للمادة
الحالة الخفية للمادة هي إحدى حالات المادة التي لا يُمكن الوصول إليها بواسطة الظروف غير المتغيّرة لفتراتٍ طويلة، وبالتالي فهي تمتلك خواصًا ديناميكيّة حراريّة تختلف عن باقي أنواع المادة، وأبرز الأمثلة الدالة عليها هي المواد المُكثّفة. تمّ الوصول إلى هذه الحالة بواسطة استخدام أنظمةٍ متغيرةٍ باستمرارٍ عن طريق إثارتها بواسطة ليزر الصور. بالأضافة إلى ذلك، أُعلِنَ سابقًا عن وجود حالاتٍ خفيّةٍ للمادة بواسطة استخدام الليزر أيضًا ولكن في البلورات الصلبة.

تواجدت حالات المادة التي اكتُشِفَت الحالات في بلّوراتٍ صلبةٍ لجُزيء كبريتيد التنتالوم (TaS2)، وكانت هذه الحالة مُستقرةً لفترةٍ طويلةٍ عند درجات الحرارة المُنخفضة. ولكن عليك التفريق بين الحالة الخفيّة للمادة والمادة المخفيّة.

فالمادة المخفيّة تتواجد في بعض الأنظمة الفيزيائيّة بشكلٍ متوازنٍ ومنتظم، لكنّها لا تظهر مباشرةً أو تُرصّدُ بسهولة.

عند استخدام أشعة الليزر ذات الطول الموجيّ القصير واصطدامها بحالة المادة الصلبة، يبدأ النظام المُعرَّض لهذه الأشعة بالخروج من حالة الاتزان التي يتواجد فيها، وهذا الخروج ليس خارجيًا فقط، لكنّه يشمل أيضًا الأجزاء الداخليّة المكوِّنة لهذا النظام، وبالوصول لهذه الحالة تبدأ أنواعٌ جديدة من المادة بالتكوّن، وخصوصًا الحالة الخفيّة للمادة، تلك الأنواع التي لا يُمكن التوصّل إليها من خلال الأنظمة المتّزنة.

التحول المستثار إلى الحالة H
بمجرد الوصول إلى هذه الحالات من المادة فهي تكون غير متّزنةً وسرعان ما تتلاشى في زمن قدره نانوثانية، تكمن الصعوبة هنا في التمييز بين الحالة الخفيّةّ للمادة، والحالات الأخرى المُنحرفة عن التوازن الحراريّ للمادة.

كانت الحالة الأولى للمادة الخفيّة -والتي أُنتِجَت بواسطة نبضات الليزر- عبارة عن جُزيء لمركبٍ عضويّ ( TTF-CA)، والذي حُوِّل من الحالة الطبيعيّة المُستقرة إلى الحالة الأيونيّة المُثارة، ولكن يُمكننا إجراء التحوّل ذاته بواسطة الضغط، وبالتالي فإنّ التحويل الطارئ على هذا المُركب العضويّ لا يمثِّل المادة الخفيّة، لأنّه يخالف التعريف العلميّ الذي قمنا بتقديمه في بداية المقال.

إذ من المفترض أن تنتج الإثارة الضوئيّة للمواد العضويّة بواسطة أشعة الليزر موادًا تحتوي على عنصر الفاناديوم والمنغانيت، ما يؤدي إلى تكوّن مساراتٍ جديدةٍ تناسب الشحنات الكهربائيّة المُعدّلة في هذا المُركّب العضويّ. بالإضافة لبعض الأبحاث الأخرى التي تُفيد وجود خاصيّة التوصيل الكهربائيّ الفائق لهذه المواد، كما هو الحال في الكوبرات -وهي المواد التي تحتوي على أنيونات النحاس-.

يُظهِر الشكل التخطيطيّ الافتراضيّ السابق حالة التحوّل إلى المادة الخفيّة بواسطة إثارتها عن طريق أشعة الليزر. يُحَرّر الإلكترون نتيجةً للفوتون المُمتصّ بواسطة المادة في الحالة الأرضيّة (G)، ما يُسبِّب إثارة المادة وانتقالها للحالة المُستثارة بواسطة السهم الأحمر للحالة (E)، ولكن سرعان ما تهدأ المادة من حالتها المُستثارة لتتحوّل إلى حالةٍ وسيطة يتمّ من خلالها إعادة هيكلة المادة وهي الحالة (I).

ثمّ تبدأ المادة في هذه الحالة بإعادة ترتيب نفسها لتظهر لنا على المستوى المرئيّ في هيئة مادةٍ منتظمةٍ ومتوازنة، وهي الحالة (H).
 
ويصاحب ذلك انخفاض طاقة المادة. ولكنّ عند مقارنة المادة في الحالة (H) والحالة (G)، نلاحظ كسر نمط المادة في الحالة (H)، ولكنّها أكثر استقرارًا من الحالة (I).

عند التدقيق في الرسم ستجد خطًا متقطعًا (EB)، يمثِّل هذا الخط حظر تحوِّل الحالة (H) إلى الحالة (G) مرةً أخرى، وفي حال كان الحاجز أو الحظر أكبر من ثابت بولتزمان، فإنّ المادة في حالتها الجديدة تكون مستقرةً للغاية.

المراجع

أطوار المادة
فيزياء المواد المكثفة
الحالة الخفية للمادة هي إحدى حالات المادة التي لا يُمكن الوصول إلي ها ب واسطة الظروف غير المتغيّرة لفتراتٍ طويلة ، و ب التالي ف هي تمتلك خواصًا ديناميكيّة حراريّة تختلف عن باقي أنواع المادة ، و أبرز ال أمثلة الدالة علي ها هي المواد المُكثّفة . تمّ الوصول إلى هذه الحالة ب واسطة استخدام أنظمةٍ متغيرةٍ باستمرارٍ عن طريق إثارت ها ب واسطة ليزر الصور . ب الإضافة إلى ذلك ، أُعلِنَ سابقًا عن وجود حالاتٍ خفيّةٍ للمادة ب واسطة استخدام الليزر أيضًا و لٰكن في البلورات الصلبة . تواجدت حالات المادة التي اكتُشِفَت الحالات في بلّوراتٍ صلبةٍ لجُزيء كبريتيد التنتالوم ( Ta S 2 ) ، و كانت هذه الحالة مُستقرةً لفترةٍ طويلةٍ عند درجات الحرارة المُنخفضة . و لٰكن علي ك التفريق بين الحالة الخفيّة للمادة والمادة المخفيّة . فالمادة المخفيّة تتواجد في بعض الأنظمة الفيزيائيّة بشكلٍ متوازنٍ ومنتظم ، لكنّ ها لا تظهر مباشرةً أو تُرصّدُ ب سهولة . عند استخدام أشعة الليزر ذات الطول الموجي ي القصير واصطدام ها ب حالة المادة الصلبة ، يبدأ النظام المُعرَّض ل هٰذه الأشعة ب الخروج من حالة الاتزان التي يتواجد في ها ، و هٰذا الخروج ليس خارجيًا فقط ، لكنّه يشمل أيضًا ال أجزاء الداخليّة المكوِّنة ل هٰذا النظام ، وب الوصول ل هٰذه الحالة تبدأ أنواعٌ جديدة من المادة بالتكوّن ، وخصوصًا الحالة الخفيّة للمادة ، تلك الأنواع التي لا يُمكن التوصّل إلي ها من خلال الأنظمة المتّزنة . التحول المستثار إلى الحالة H ب مجرد الوصول إلى هذه الحالات من المادة ف هي تكون غير متّزنةً و سرعان ما تتلاشى في زمن قدر ه نانوثانية ، تكمن الصعوبة هنا في التمييز بين الحالة الخفيّةّ للمادة ، والحالات الأخرى المُنحرفة عن التوازن الحراري ي للمادة . كانت الحالة الأولى للمادة الخفيّة - و التي أُنتِجَت ب واسطة نبضات الليزر - عبارة عن جُزيء لمركبٍ عضوي ي ( TTF - CA ) ، و الذي حُوِّل من الحالة الطبيعيّة المُستقرة إلى الحالة الأيونيّة المُثارة ، و لٰكن يُمكن نا إجراء التحوّل ذات ه ب واسطة الضغط ، و ب التالي فإنّ ا التحويل الطارئ على هذا المُركب العضوي ي لا يمثِّل المادة الخفيّة ، لأنّه يخالف التعريف العلمي ي الذي قمنا بتقديم ه في بداية المقال . إذ من المفترض أن تنتج ال إثارة الضوئيّة ل المواد العضويّة ب واسطة أشعة الليزر موادًا تحتوي على عنصر الفاناديوم والمنغانيت ، ما يؤدي إلى تكوّن مساراتٍ جديدةٍ تناسب الشحنات الكهربائيّة المُعدّلة في هذا المُركّب العضوي ي . ب الإضافة ل بعض الأبحاث الأخرى التي تُفيد وجود خاصيّة ال توصيل الكهربائي ي الفائق ل هٰذه المواد ، كما هو الحال في الكوبرات - و هي المواد التي تحتوي على أنيونات النحاس - . يُظهِر الشكل التخطيطي ي الافتراضي ي السابق حالة التحوّل إلى المادة الخفيّة ب واسطة إثارت ها عن طريق أشعة الليزر . يُحَرّر الإلكترون نتيجةً للفوتون المُمتصّ ب واسطة المادة في الحالة الأرضيّة ( G ) ، ما يُسبِّب إثارة المادة وانتقال ها للحالة المُستثارة ب واسطة السهم الأحمر للحالة ( E ) ، و لٰكن سرعان ما تهدأ المادة من حالة ها المُستثارة لتتحوّل إلى حالةٍ وسيطة يتمّ من خلال ها إعادة هيكلة المادة و هي الحالة ( I ) . ثمّ تبدأ المادة في هذه الحالة ب إعادة ترتيب نفس ها ل تظهر ل نا على المستوى المرئي ي في هيئة مادةٍ منتظمةٍ و متوازنة ، و هي الحالة ( H ) . ويصاحب ذلك انخفاض طاقة المادة . ولكنّ عند مقارنة المادة في الحالة ( H ) والحالة ( G ) ، نلاحظ كسر نمط المادة في الحالة ( H ) ، ولكنّ ها أكثر استقرارًا من الحالة ( I ) . عند التدقيق في الرسم س تجد خطًا متقطعًا ( EB ) ، يمثِّل هذا الخط حظر تحوِّل الحالة ( H ) إلى الحالة ( G ) مرةً أخرى ، و في حال كان الحاجز أو الحظر أكبر من ثابت بولتزمان ، فإنّ المادة في حالة ها الجديدة تكون مستقرةً ل الغاية . المراجع أطوار المادة فيزياء المواد المكثفة