Oppsett for Aharonov-Bohm-effekten.
Eksperimentelt oppsett for å måle Aharonov-Bohm-effekten. Et magnetisk felt eksisterer i det blå området, men elektronene beveger seg aldri i dette området.

Aharonov-Bohm-effekten er et kvantefysisk fenomen som viser at partikler med elektrisk ladning kan påvirkes av et magnetisk felt som eksisterer i et område hvor partiklene ikke beveger seg. Dette fenomenet illustrerer en subtil sammenheng mellom fasen til den kvantefysiske bølgefunksjonen og vektorpotensialet som beskriver magnetiske felt.

Beskrivelse

Aharonov-Bohm-effekten kan demonstreres med et eksperimentelt oppsett som vist i figuren. En elektronkilde sender ut elektroner mot en skjerm som har to åpninger i seg. Elektronene beskrives av kvantemekaniske bølgefunksjoner som dermed gir opphav til et interferensmønster for elektronene når de til slutt detekteres på en skjerm. I området mellom detektoren og skjermen med to åpninger i seg, eksisterer det et område med et endelig magnetisk felt B. Elektronene kan i eksperimentet ikke bevege seg i gjennom dette området, for eksempel ved at området skjermes med et lag av bly.

Det bemerkelsesverdige med eksperimentet er at elektronenes interferensmønster endrer seg når man endrer styrken på det magnetiske feltet. Dette skjer altså selv om elektronene aldri beveger seg i området hvor det magnetiske feltet eksisterer.

Den fysiske årsaken til effekten er at selv om det magnetiske feltet er null utenfor det utilgjengelige området for elektronene, er ikke det magnetiske vektorpotensialet null. Selv om vektorpotensialet i prinsippet er en størrelse som kan velges med stor frihet, kan den i dette oppsettet ikke velges lik null. Den kvantemekaniske fasen til bølgefunksjonen påvirkes av dette vektorpotensialet, og dermed påvirkes også interferensmønsteret til elektronene på detektor-skjermen.

Aharanov-Bohm-effekten er et eksempel på hvordan en kvantemekanisk Berry-fase kan manifesteres i et eksperiment.

Historikk

Effekten ble først predikert av fysikerne Werner Heisenberg og Raymond Siday i 1949, og den ble senere analysert mer detaljert av Yakir Aharonov og David Bohm i 1959. Kort tid etter det, ble effekten eksperimentelt verifisert av Robert Chambers (1960). Noen fysikere kritiserte eksperimentet for å ha vært unøyaktig, men i 1986 ble effekten utvetydig demonstrert av Akira Tonomura og medarbeidere.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg