Efekt Aharonova-Bohma

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Efekt Aharonova-Bohma (lub Efekt Ehrenberga-Sidaya-Aharonova-Bohma) to zjawisko kwantowo-mechaniczne, w którym naładowana cząstka odczuwa obecność pola elektromagnetycznego w obszarach, gdzie cząstki nie ma. Taki efekt pokazuje, że znajomość lokalnych pól nie wystarcza, by przewidzieć ewolucję układu kwantowego.

Pierwsi przewidzieli ten efekt dwaj fizycy, Werner Ehrenberg i Raymund E. Siday, w 1949 roku[1], a później Yakir Aharonov i David Bohm odkryli podobne zjawiska[2],[3]. Efekt pojawi się w przypadku zarówno pól magnetycznych jak elektrycznych, ale jest łatwiejszy do zmierzenia w przypadku pola magnetycznego.

Cząstka jest wrażliwa na różnicę potencjałów między różnymi torami przy interferencji, choćby związane z tą różnicą pole ograniczało się do obszaru, do którego cząstka nie mogła się przedostać. Dla pola magnetycznego doświadczenie polegało na umieszczeniu pomiędzy dwiema szczelinami, przez które miał przechodzić elektron, monokryształu żelaza w postaci cienkiego "drutu", namagnesowanego podłużnie – jego pole magnetyczne było tylko wewnątrz niego, i elektron nie mógł się tam dostać, ale potencjał wektorowy tego pola był różny po obu stronach "drutu" – elektron to "zauważył" i zmienił się obraz interferencyjny.

Potencjał występował w równaniach opisujących kwantową cząstkę od początku; uważano, że to jest błąd, bo "potencjał nie ma znaczenia fizycznego", i próbowano zmienić te równania – bez powodzenia. Zaobserwowane zjawisko pokazało, że to nie błąd. Efekt został potwierdzony eksperymentalnie [4],[5].Przegląd ogólny wyników znaleźć można w publikacji Peshkina i Tonomury (1989)[6]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • D.Bohm, « Quantum Theory », Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1951.
  • Y. Aharonov et D. Bohm, « Significance of electromagnetic potentials in quantum theory », Phys. Rev., vol. 115, 1959, p. 485-491.
  • Y. Aharonov et D. Bohm, « Further Considerations on Electromagnetic Potentials in the Quantum Theory », Phys. Rev., vol. 123, 1961, p. 1511-1524.
  • W. Ehrenberg et R. E. Siday, « The Refractive Index in Electron Optics and the Principles of Dynamics », Proc. Phys. Soc., vol. B62, 1949, p. 8-21.
  • M.Peshkin, A.Tonomura, « The Aharonov–Bohm effect », Springer-Verlag,1989. ISBN 3-540-51567-4.
  • J.J. Sakurai, « Modern Quantum Mechanics », Addison-Wesley Publishing Company, 1994.
  • D. J. Thouless « Topological quantum numbers in nonrelativistic physics ». World Scientific, 1998.
  • A.Tonomura et al.,« Observation of Aharonov-Bohm Effect by Electron Holography ». Phys. Rev. Lett. 48(1982)1443-1446.
  • A.Tonomura et al., « Observation of individual vortices trapped along columne defects in high-temperature superbonductors ». Nature, volume 412, Issue 6847 (2001) pp.620-622.
  • T.T.Wu, C.N. Yang, Phys. Rev. D 12(1975) p.3845.
  • C.N.Yang, in Proceedings of the International Symposium on Foundations of Quantum Mechanics in the Light of New Technology, Tokyo,1983, S. Kamefuchi et al.,ads.,Physical Society of Japan,Tokyo (1984 ) p.5.


Przypisy

  1. W. Ehrenberg et R. E. Siday, « The Refractive Index in Electron Optics and the Principles of Dynamics », Proc. Phys. Soc., vol. B62, 1949, p. 8-21
  2. Y. Aharonov et D. Bohm, « Significance of electromagnetic potentials in quantum theory », Phys. Rev., vol. 115, 1959, p. 485-491
  3. Y. Aharonov et D. Bohm, « Further Considerations on Electromagnetic Potentials in the Quantum Theory », Phys. Rev., vol. 123, 1961, p. 1511-1524
  4. A.Tonomura et al.,Observation of Aharonov-Bohm Effect by Electron Holography. Phys. Rev. Lett. 48(1982)1443-1446
  5. A.Tonomura et al., Observation of individual vortices trapped along columne defects in high-temperature superbonductors. Nature, volume 412, Issue 6847 (2001)pp.620-622
  6. M.Peshkin, A.Tonomura, (1989). The Aharonov–Bohm effect. Springer-Verlag. ISBN 3-540-51567-4.