阿哈罗诺夫-玻姆效应

✍ dations ◷ 2025-12-06 08:35:04 #介观物理学,物理现象,陈-西蒙斯理论

A–B 效应,全名阿哈罗诺夫-玻姆效应(英语:Aharonov–Bohm effect),是个物理学现象。它证明即使在磁场为零的区域,仍旧会存在磁效应,然而,这并不能用来测量磁矢势,因为只有磁通量会出现在表达效应的公式里,而且整个理论始终维持规范不变性。阿哈罗诺夫-玻姆效应是量子力学和电动力学发展史上的重要实验,说明了量子力学的非局域性质。:384-391

“A–B”这个名称取自在1959年设计这个实验的两位理论物理家亚基尔·阿哈罗诺夫(Yakir Aharonov)和戴维·博姆(David Bohm)姓名的首字,前者因这个实验而得到1998年沃尔夫物理学奖。巧合的是,物理学家也用A表示磁矢势,B表示磁场,赋予A–B 效应这个名字更加深刻的涵义(见下文)。

量子力学理论内,对在磁场里运动做以下处理:动量算符加入矢势项

和粒子波函数在从时间 t {\displaystyle t} t {\displaystyle t^{\prime }} 期间两点间运动的波幅多得到一个复数相:

其中 ξ {\displaystyle \xi } 是任意从 ( t , r ) {\displaystyle (t,\mathbf {r} )} ( t , r ) {\displaystyle (t^{\prime },\mathbf {r} ^{\prime })} 的路径。

因此粒子如果透过某连接两点的路径1从一点运动到另外一点,相比磁场强度为零的差别是多出的波函数复相:

如果有另外连接同样两点的路径2,那波函数将得到不同的复相。两路径得到相位之差为:

其中 Φ B {\displaystyle \Phi _{\rm {B}}} 为两路径围起面积的磁通量。

虽然波函数的相位在量子理论里不是可测量物理量,但是相位差可以透过干涉实验来测量。因此磁矢势引起的相位差可以透过在电子双缝实验的双缝后加入磁场观察。如图示。虽然电子的路径经过的地方磁场强度为零,但是有大于零的矢势强度。因此电子在萤幕上的干涉图样得到比没有磁场的时候平移。

实际的实验由日立公司的科学家率先完成。

相关

  • 退伍军人菌嗜肺军团菌是一种有鞭毛,革兰氏阴性,军团菌属多形态性的短小球杆菌。嗜肺军团菌是一种原发的人类病原体,会引发军团病。嗜肺军团菌不抗酸,无孢子,无荚膜,类似于杆菌。不能分解明胶
  • 紧急洗眼器洗眼器是实验室等需处理危险性物质的场所之常见安全设备 ,是在化学品进入眼睛时用以即时洗清的器具,以在送医急救前降低对眼睛的伤害。洗眼器已经被广泛使用在全球各地方。在
  • 哈蒂-温伯格平衡哈代-温伯格定律,也称遗传平衡定律或哈代-温伯格平衡定律,分别在1908年和1909年由英国数学家G·H·哈代(Godfrey Harold Hardy)和德国医生威廉·温伯格(英语:Wilhelm Weinberg)(Wilh
  • 原子轨道原子轨道(德语:atomorbital;英语:atomic orbital),又称轨态,是以数学函数描述原子中电子似波行为。此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中,找到原子中电子的概率,并指出电子在三
  • 1049年重要事件及趋势重要人物
  • 不可容忍法案不可容忍法令(英语:Intolerable Acts),当时英国政府称为强制法令(Coercive Acts),是用来形容一系列英国议会在1774年通过的法律,该法与英国在北美的殖民地有关。这些法令夺走了马萨
  • 立陶宛一月事件立陶宛苏联立陶宛一月事件(立陶宛语:Sausio įvykiai),是苏联末期于1991年1月苏联军队镇压独立运动高涨的立陶宛人民,杀死立陶宛抗议者的事件。此事件在欧美国家被称为“血腥的星
  • 瓦里文明瓦里(西班牙语:Huari),是公元500年到公元1000年之间繁盛的中期视野文明,主要分布在现代秘鲁的南部中央沿海地区。拥有相同名字的首都城市坐落于现代秘鲁的阿亚库乔市东北方向25千
  • 彼得·凡·德尔彼得·凡·德尔(荷兰语:Pieter van der Aa;1659年-1733年8月)是一位荷兰出版家,因善于编纂地图与地图集而著名。他最有名的地图为非洲的地图,详细描绘出如摩洛哥及马达加斯加等地来
  • 埃利奥特·利布埃利奥特·赫什尔·利布(英语:Elliott Hershel Lieb,1932年7月31日-),美国数学物理学家,普林斯顿大学的数学和物理学教授。研究方向为统计力学,凝聚态理论和泛函分析。利布1953年毕