Minuni cuantice: efectul Aharonov-Bohm

Când ne referim la influenta unui câmp electromagnetic asupra unor particule fundamentale, trebuie sa luam în calcul si spatiul unde nu se regaseste un câmp electromagnetic, nu doar zona unde este acesta localizat.

Efectul Aharonov-Bohm.

Iata un exemplu de ciudatenie cuantica. Luati un magnet de forma toroidala si înfasurati un scut rotund de metal în jurul marginii interioare a acestuia, astfel încât niciun câmp magnetic sa nu se poata scurge în scobitura magnetului. Apoi lansati un electron spre gaura torului magnetic.

Nu exista niciun fel de câmp la nivelul scobiturii, astfel încât electronul va actiona ca si cum la nivelul gaurii nu exista niciun câmp magnetic, nu?

Gresit. Unda asociata cu deplasarea electronului resimte un impuls ca si când ar exista ceva acolo.

Werner Ehrenberg si Raymond Siday au fost primii care au remarcat ca acest comportament poate fi explicat prin intermediul ecuatiei lui Schrödinger. Acest fapt s-a întâmplat în 1949, dar rezultatul lor a trecut neobservat. Zece ani mai târziu, Yakir Aharonov si David Bohm, care lucrau la Universitatea din Bristol, în Marea Britanie, au redescoperit efectul si numele lor au ramas asociate cu acest fenomen.

Ce se întâmpla?

Efectul Aharonov-Bohm este dovada ca exista mai multe aspecte legate de câmpurile electrice si magnetice decât se presupune în general. Nu putem calcula magnitudinea efectului asupra unei particule doar prin luarea în considerare a proprietatilor câmpurilor electrice si magnetice prezente acolo unde se afla particula. Este nevoie, de asemenea, sa luam în considerare aceste proprietati si acolo unde nu rezida particula.

Încercând sa gaseasca o explicatie, fizicienii au decis sa arunce o privire asupra unei proprietati a câmpului magnetic cunoscute sub numele de potential vector. Pentru o lunga perioada de timp, potentialele vector au fost considerate simple instrumente matematice usor de mânuit, un mod elegant de a exprima proprietatile electrice si magnetice care nu au asociata nicio semnificatie în lumea reala. Totusi, se pare ca acestea descriu un fenomen foarte real.

Efectul Aharonov-Bohm arata ca potentialul vector creeaza un câmp electromagnetic mai mare decât suma componentelor sale. Chiar si atunci când un câmp nu este prezent, potentialul vector exercita totusi o anumita influenta. Aceasta influenta a fost pusa în evidenta cu certitudine pentru prima data în 1986, atunci când Akira Tonomura si colegii sai de la laboratoarele Hitachi din Tokyo, Japonia, au masurat efectul resimtit de un electron.

Desi este departe de a fi un fenomen cotidian, efectul Aharonov-Bohm s-ar putea dovedi util în lumea reala, de exemplu pentru senzorii magnetici sau pentru condensatoarele sensibile la prezenta unui câmp si la bufferele de stocare a datelor folosite în cadrul computerelor optice.

sursa: New Scientist-The field that isn’t there  

Bogdan

Per aspera ad astra