خطوة بالغة الأهمية في تاريخ العلم لعالم مصري نجح مؤخرًا في إثبات جدواه بتصوير حركة الإلكترونات في الزمن الفعلي لأول مرة، بعد أن تمكّن من رصد حركة الإلكترونات في زمن بالغ الصغر يقاس بالأتو ثانية أو واحد على مليار من المليار من الثانية، وسجل العالم المصري محمد حسن هذا الابتكار كبراءة اختراع عام 2021.
العالم المصري محمد حسن أستاذ بحوث الأتو ثانية بجامعة أريزونا بالولايات المتحدة، هو واحد من أهم علماء علوم الأتّوثانية Attosecond (أسرع ألف مرة من الفيمتو ثانية)، كما حقَّق إنجازات عملية كبيرة جعلته ضمن أفضل علماء العالم في علوم الأتّوثانية، كان آخرها ابتكاره «للأتوـ ميكروسكوب» أو الميكروسكوب المتطور الذي يعتمد على نبضات الليزر بالغة القصر لرصد حركة الإلكترونات في زمن بالغ الصغر يقاس بالأتو ثانية أو واحد على مليار من المليار من الثانية، وجرى نشر هذا البحث قبل يومين في الدورية العلمية «science advances» تحت عنوان «المجهر الإلكتروني الأتوثانية والحيود».
وأوضحت الدورية العلمية خلاصة هذا البحث، إذ أشارت إلى أنّه جرى الحصول على الدقة الزمنية بالثانية في المجهر الإلكتروني النافذ، والذي أطلق عليه اسم «التحليل الذري» وأثبتت هذه الدقة من خلال قياسات حيود الأتوثانية لديناميكيات الإلكترون المدفوعة بالحقل في الجرافين، إذ من المقرر أن توفر أداة التصوير بالثانية هذه المزيد من الأفكار حول حركة الإلكترون وتربطها مباشرة بالديناميكيات البنيوية للمادة في المجالين الوقت الحقيقي والمكاني، ما يفتح الباب لتطبيقات علم الأتوثانية الواقعية التي طال انتظارها في الفيزياء الكمومية والكيمياء وعلم الأحياء.
وبحسب الصفحة الشخصية للعالم المصري محمد حسن في جامعة أريزونا، تتمحور أبحاثه حول تحقيق الدقة الزمنية في الأتوثانية في المجهر الإلكتروني من خلال توليد نبضات إلكترونية في الأتوثانية وإنشاء مجال «المجهر الإلكتروني»، والذي سيتم استخدامه لتسجيل أفلام الحركة الإلكترونية والذرية أثناء العمل، وحصل العالم المصري عام 2018 على جائزة منحة مؤسسة جوردون وبيتي مور، وفي عام 2019 حصد جائزة القوات الجوية للمحققين الشباب، وفي عام 2022 فاز بجائزة مؤسسة كيك الأمريكية في العلوم والتكنولوجيا- منفردًا- لدعم أبحاثه بقيمة مالية قدرها 1.1 مليون دولار أمريكى، إذ تُمنح هذه الجائزة للباحثين الرواد في مجالهم داخل الولايات المتحدة الأمريكية.
وفي عام 2016، طور العالم المصري محمد ثروت حسن جهاز توليد حقل الضوء الذي أنتج أول نبضة ضوئية في الثانية، والتي اعترفت بها موسوعة جينيس للأرقام القياسية باعتبارها أقصر نبضة للضوء المرئي، وباستغلال هذه الأداة، تمكن من قياس الوقت الذي يستغرقه الإلكترون للاستجابة لحقل ضوء خارجي، وقد نُشرت اكتشافاته في مجلات رائدة، بما في ذلك مجلة Nature وScience.
والأتو-ثانية (Attosecond)، هي مليار من المليار من الثانية (18-^10 من الثانية)، ويقدر الفرق الزمني بين الأتوثانية والثانية الواحدة هو الفرق الزمني نفسه بين الثانية الواحدة وملايين السنين لعمر الكرة الأرضية.
