اثر بوهم-آهارونوف - ویکی‌پدیا

# اثر بوهم-آهارونوف

### از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

در متن این مقاله از هیچ منبعی نام برده نشده‌است. شما می‌توانید با افزودن منابع بر طبق شیوه‌نامهٔ ارجاع به منابع، به ویکی‌پدیا کمک کنید.
مطالب بی‌منبع احتمالاً در آینده حذف خواهند‌ شد.
اثر اهارانف بوهم

اثر اهارانف بوهم که گاهی اوقات اثر ارینبرگ-مسیدای-اهارونف بوهم نامیده میشود پدیده کوانتم مکانیکی است که توسط یک ذره ی باردار تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی در ناحیه ای که ذره را را در بر نگرفته است ایجاد می شود . شکل اولیه این اثر در سال 1949 توسط ورنر ارنبرگ و ار.ای.سیدای پیش بینی شده بود و اثر های مشابه بعدها توسط اهارانف و بومم در سال 1959 کشف شد. چنین اثرهایی پیش‌بینی می‌شد که نشأت گرفته از هردو میدان مغناطیسی و الکتریکی باشد اما گونه‌ی مغناطیسی برای مشاهده آسان‌تر بوده است. به طور کلی، نتایج اساسی اثر اهارانف بوهم دانشی است از میدان الکترومغناطیسی کلاسیکی که به طور منطقه‌ای بر روی ذره اثر می‌گذارد که پیش‌بینی رفتار مکانیک کوانتومی آن مناسب نیست. پس از این که مقاله‌ی 1954 منتشر شد، بوهم فهمید که این اثر توسط آر.ای. سیدای و ورنر ارنبرگ یک دهه پیش‌تر پیش‌بینی شده است. بوهم و آهارانف چنان که باید در مقاله‌ی دومشان اشاره کرده‌اند متداولترین موردی که توضیح داده شده است که گاه گاه اثر سیملوله‌ای آهارانف بوهم نامیده می‌شود، زمانی است که تابع موج یک ذره‌ی باردار در عبور از اطراف یک سیملوله یک تأخیر فازی را در نتیجه‌ی بسته بودن میدان مغناطیسی تجربه می‌کند. با وجود این که میدان مغناطیسی در ناحیه‌ای که ذره عبور می‌کند صفر است. این تغییر فاز به طور تجربی با اثرات خودش بر روی فریزهای تداخلی قابل مشاهده است (همچنین اثر اهارانف بوهم مغناطیسی بر روی ترازهای انرژی و سطح مقطع پراکندگی وجود دارد اما این اثرات به صورت تجربی آزمایش نشده است.) پدیده‌ی آهارانف بوهم الکتریکی همچنین قابل پیش‌بینی است که یک ذره‌ی باردار توسط منطقه‌ای با پتانسیل الکتریکی متفاوت اما با میدان الکتریکی صفر تحت تأثیر قرار می‌گیرد و تأیید تجربی آن مشاهده شده است. اثر جداگانه‌ی مولکولی آهارانف بوهم برای حرکت هسته‌ای در منطقه‌ی چند اتصالی پیشنهاد شد اما به طور اصولی در این مورد متفاوت بحث می ‌شود که تنها به مقادیر منطقه‌ای در امتداد مسیر بستگی دارد.

اثر مغناطیسی اهارانف بوهم اثر مغناطیسی اهارانف بوهم به عنوان نتیجه‌ای از این ضرورت که مکانیک کوانتومی تحت تبدیل پیمانه‌ای برای پتانسیل برداری A ناوردا است دیده می‌شود. این اصل ایجاب می‌کند که یک ذره با بار q که در امتداد مسیرهای p با میدان مغناطیسی صفر() عبور می‌کند باید دارای فاز φ; باشد که در سییستم یکای SI به صورت زیر می‌باشد:

با اختلاف فاز Δφ میان دو مسیر که دارای نقطه‌ی انتهایی مشترک هستند. بنابراین توسط شار مغناطیسیΦ میان ناحیه‌ی میان مسیرها بر طبق قضیه‌ی استوکس تعیین می‌شود:

همین اثر فاز مسئول کوانتش شار در حلقه‌ی شار ابررساناست. این کوانتش ناشی از این حقیقت است که تابع موج ابررسانا باید تک مقداری باشد. تغییر فاز Δφ در یک حلقه‌ی بسته باید مضربی از باشدh/2e. شار ابررسانا واقعاً قبل از آهارانف بوهم توسط لندن (1948) با استفاده از مدل پدیده‌شناسی پیش‌بینی شده بود. اثر مغناطیسی آهارانف بوهم ارتباط تنگاتنگی با بحث دیراک دارد که وجود تک قطبی مغناطیسی که هم بار الکتریکی و هم بار مغناطیسی کوانتیده باشد. تک قطبی مغناطیسی مستلزم یک تکینگی ریاضی در پتانسیل برداری است می‌تواند به صورت رشته‌ی بلند نامتناهی از قطرهای کوچکی که شامل همه‌ی 4g از تک قطبی (بار) g است بیان شود. بنابراین فرض نبود یک گستره‌ی پراکندگی با این انتخاب دلخواه از تکینگی ضرورت تک مقداری بودن تابع موج مستلزم کوانتش بار است. 2qg/ch باید یک عدد صحیح برای بار الکتریکی q و بار مغناطیسی g باشد. (در سیستم یکای cgs)

اثر الکتریکی اهارانف بوهم همان طور که فاز تابع موج تنها به پتانسیل برداری مغناطیسی بستگی دارد همچنین به پتانسیل نرده‌ای الکتریکی نیز بستگی دارد. با بازسازی موقعیتی که در آن پتانسیل الکتریکی برداری دو مسیر یک ذره در میان ناحیه‌ای با میدان الکتریکی صفر تغییر کند اثر مشاهده‌پذیر آهارانف بوهم پدیده‌ی تداخل ناشی از تغییر فاز قابل پیش‌بینی است. درباره‌ی غیاب میدان الکتریکی، به طور کلاسیکی هیچ اثری وجود ندارد. از معادله‌ی شرودینگر فاز یک ویژه تابع با انرژی Eبه صورت تغییر می‌کند. با این حال، انرژی به پتانسیل V برای یک ذره با بار q نیز وابسته خواهد بود. به ویژه برای ناحیه‌ای با پتانسیل ثابت V انرژی پتانسیل الکتریکی qV در نتیجه‌ی تغییر فاز به انرژی پتانسیل الکتریکی qV اضافه می‌شود: که t زمان سپری شده در پتانسیل است تئوری اولیه برای این اثر یک آزمایش پیش‌نهاد می‌کند که ذرات از میان یک استوانه‌ی رسانا در امتداد دو مسیر عبور می‌کنند که ذرات را از میدان خارجی در آن ناحیه محافظت می‌کند اما هنوز اجازه داده می‌شود که یک تغییر پتانسیل با باردار کردن استوانه به کار گرفته شود. با این حال فهم این اثبات مشکل است. در عوض یک آزمایش متفاوت شامل یک حلقه‌ی ژئومتری است که توسط اثر تونل با ولتاژ پایه‌ی V با پتانسیل دو نیم‌حلقه مختل می‌شود. این وضعیت تغییر فاز آهارانف بوهم را نتیجه می‌دهد که به طور تجربی در سال 1998 مشاهده شده است.

منابع ‍‍

|title=Further Considerations on Electromagnetic Potentials in the Quantum Theory |journal=Phys. Rev. |volume=123 |pages=1511-1524 |year=1961 |doi=10.1103/PhysRev.123.1511}}

- Bachtold, A., C. Strunk, J. P. Salvetat, J. M. Bonard, L. Forro, T. Nussbaumer and C. Schonenberger, “Aharonov-Bohm oscillations in carbon nanotubes”, Nature 397, 673 (1999).
- الگو:Cite journal
- Imry, Y. and R. A. Webb, "Quantum Interference and the Aharonov-Bohm Effect," Scientific American, 260(4), April 1989.
- Kong, J., L. Kouwenhoven, and C. Dekker, "Quantum change for nanotubes", Physics Web (July 2004).
- London, F. "On the problem of the molecular theory of superconductivity," Phys. Rev. 74, 562–573 (1948).
- Murray, M. Line Bundles, (2002).
- Olariu, S. and I. Iovitzu Popèscu, "The quantum effects of electromagnetic fluxes," Rev. Mod. Phys. 57, 339–436 (1985).
- Osakabe, N., T. Matsuda, T. Kawasaki, J. Endo, A. Tonomura, S. Yano, and H. Yamada, "Experimental confirmation of Aharonov-Bohm effect using a toroidal magnetic field confined by a superconductor." Phys Rev A. 34(2): 815-822 (1986). Abstract and full text.

برگرفته از «http://fa.wikipedia.org../../../%D8%A7/%D8%AB/%D8%B1/%D8%A7%D8%AB%D8%B1_%D8%A8%D9%88%D9%87%D9%85-%D8%A2%D9%87%D8%A7%D8%B1%D9%88%D9%86%D9%88%D9%81.html»

رده‌های صفحه: مقالات بدون منبع | فیزیک

##### Views

- مقاله
- بحث
- نسخهٔ فعلی

##### جستجو