في عالم الكم، تتصرف الجزيئات بطرق تتجاوز الخيال غالبًا. وفقًا لمبدأ عدم التأكد لهيزنبرغ، فإن مراقبة الجزيء تشبه مشاهدة رقصة لا يمكن التقاط الموقع والسرعة فيها معًا. ومع ذلك، فإن هذه الرقصة الكمومية الفوضوية على ما يبدو تتبع تنظيمًا صارمًا. حتى في درجة الصفر المطلق، تستمر الجزيئات في الحركة بلا توقف بسبب طاقة النقطة الصفرية، مما يؤدي إلى رقصة ذرية صامتة.
مؤخرًا، نجح علماء من جامعة غوته في فرانكفورت ومؤسسات تعاونية في قياس هذه الحركة الصفرية مباشرة لأول مرة باستخدام ليزر الأشعة السينية الأوروبي في هامبورغ بألمانيا. استخدموا ليزر الأشعة السينية لتركيز «الضوء الكاشف» على جزيء واحد، مما مكّنهم من التقاط لقطات للذرات وكشف أنماط الاهتزاز الدقيقة لكل ذرة. قال البروفيسور تيل يانك: «لأول مرة، قمنا بقياس هذا السلوك مباشرة في جزيء متوسط الحجم في حالة الطاقة الأدنى، وهذه الحركة الصفرية ظاهرة كمومية بحتة». الجزيئات متوسطة الحجم مثل يود البيريدين تمتلك 27 نمط اهتزاز مختلف، مما يجعل تعقيدها أكبر بكثير من الجزيئات البسيطة المكونة من ذرتين أو ثلاث.
لالتقاط صور هذه الجسيمات الراقصة، استخدم العلماء تقنية تصوير انفجار كولوم. من خلال نبضات ليزر أشعة سينية قصيرة جدًا وعالية الكثافة، تم إطلاق انفجار متحكم فيه للجزيء، مما أنتج صورًا عالية الدقة. سجّل مجهر تفاعل COLTRIMS مواقع وزمن اصطدام الشظايا، مما مكّن من إعادة بناء الهيكل الأصلي للجزيء. أشار الدكتور غريغور كاستيركي إلى أن هذا الإنجاز الرائد جاء نتيجة سنوات من التحضير والتعاون الوثيق بين الفريق. أضاف البروفيسور يانك: «نحن نُحسّن الطريقة باستمرار، بهدف إنتاج أفلام قصيرة حقيقية للعمليات الجزيئية تدريجيًا».
