تونل‌زنی کوانتومی ماکروسکوپیکی

این که در شرایط مناسب حالت یک سیستم میکروسکوپیک، نظیر الکترون، را نمی‌توان معین کرد مگر آن که با دستگاه اندازه‌گیری برهم‌کنش کند و همواره در مکانیک کوانتومی یک پارادوکس بوده است. قبل از برهم‌کنش
شنبه، 11 شهريور 1396
تخمین زمان مطالعه:
پدیدآورنده: علی اکبر مظاهری
موارد بیشتر برای شما
تونل‌زنی کوانتومی ماکروسکوپیکی
تونل‌زنی کوانتومی ماکروسکوپیکی

مترجم: فرید احسانلو
منبع:راسخون
 

این که در شرایط مناسب حالت یک سیستم میکروسکوپیک، نظیر الکترون، را نمی‌توان معین کرد مگر آن که با دستگاه اندازه‌گیری برهم‌کنش کند و همواره در مکانیک کوانتومی یک پارادوکس بوده است. قبل از برهم‌کنش حالت سیستم را باید به صورت «برهم‌نهی خطی» دو یا چند حالت مختلف توصیف کرد که تنها به هنگام مشاهده، بین آن‌ها انتخاب صورت می‌گیرد. به کمک آرایش‌های آزمایشگاهی مناسب امکان دارد که این نمود را تا سطح ماکروسکوپیک تقویت کرد، یعنی وضعی را فراهم آورد که در آن شئ ماکروسکوپیک را نیز باید، علی‌الاصول، توسط برهم‌نهی خطی حالت‌هایی توصیف کرد که به طور کلی به خواصی ماکروسکوپیکی مربوط می‌شوند. اما این مطلب در گذشته منشأ نگرانی عمدۀ اکثر فیزیک‌دان‌ها نبوده است، زیرا اعتقاد عمومی بر این بود که هیچ راهی وجود ندارد تا بفهمیم که جسم ماکروسکوپیک توسط برهم‌نهی توصیف می‌شود و یا این که واقعاً به احتمال معینی در یکی از حالت‌ها قرار دارد. تصور می‌شد که هر دو نسخه پیامدهای تجربی یکسانی دارند.
در چند سال اخیر روشن شده است که وجود برهم‌نهی‌های حالت‌هایی را که از نظر ماکروسکوپیک متفاوت هستند می‌توان به کمک آزمایش، لااقل، به طور غیرمستقیم آزمود. اغلب آزمایش‌های مربوطه روی اتصال‌های ژوزفسون، با بایس کردن جریان خارجی ثابت و یا تزریق در اسباب تداخل کوانتومی ابررسانی (SQUID) تک اتصالی انجام گرفته است، متغیر ماکروسکوپیک مربوط در مورد نخست فاز تابع موج جفت الکترون ابررسانایی و در مورد دوم شار مغناطیسی گذرنده از اسباب است. در هر دو مورد باید شواهدی از برهم‌نهی حالت‌های مربوط به مقادیر کاملاً متفاوت متغیر مورد نظر را جست‌وجو کرد. (وضع مشابهی ممکن است در برخی فلزات یک بُعدی پیش آید (باردین 1979)، در این‌جا فاز امواج چگالی بار موجود در این فلزها نقش مشابهی را دارد.)
گرچه اصولاً آزمایش‌های گوناگونی امکان‌پذیر است لیکن تفسیر آن‌هایی که بر پدیدۀ «تونل‌زنی کوانتومی ماکروسکوپیکی»، یعنی مشابه ماکروسکوپیک واپاشی هستۀ سنگین با گسیل ذرۀ آلفا، مبتنی هستند آسان‌تر است. در چنین فرآیندی، متغیر ماکروسکوپیک (مثلاً شار مغناطیسی در SQUID) در آغاز مقداری دارد که متناظر می‌نیمم نیمه پایدار انرژی پتانسیل وابسته به آن است و بعد، از طریق تونل‌زنی، از ناحیه‌ای که در مکانیک کلاسیک بنا به پایستگی انرژی «ممنوع» است، به ناحیه‌ای با انرژی کم‌تر می‌گریزد. مشاهدۀ چنین پدیده‌ای گواه غیرمستقیمی است بر درستی ایدۀ برهم‌نهی حالت‌های مربوط به خواصی که از لحاظ ماکروسکوپیک متفاوتند (لِگت ).
آزمایش‌های متعددی گزارش شده است (دوبوئر و دیگر ، واس و دیگر ) که در آن‌ها تونل‌زنی کوانتومی ماکروسکوپیکی یا پدیده‌های مرتبط در سیستم‌های ژوزفسون بررسی شده‌اند، جامع‌ترین آن‌ها به واس و وب از IBM تعلق دارد (واس و دیگر). آن‌ها اتصال‌های تماس نقطه‌ای تمام نوبیوم را که با جریان خارجی ثابت بایس شده بود به کار بردند و توانستند تا دماهای پایین 3mK داده‌ها را بگیرند. به سبب وجود اتلاف در اتصال‌ها مقایسۀ نتایج با پیش‌گویی‌های نظری دشوار است (کالدریا و دیگر ).
چنین اتلافی در جهت کندی آهنگ تونل‌زنی است، لیکن، الزاماً در آن حد نیست که آن را غیرقابل مشاهده کند. نتایج آزمایش‌های واس و وب با نظریه توافق کیفی دارند، و مخصوصاً نشان می‌دهند که آهنگ تونل‌زنی کندتر از آن‌چه با چشم‌پوشی از اتلاف محاسبه می‌شد، کندتر است. برخی اختلاف‌های کمّی وجود دارند که در حال حاضر کاملاً آن‌ها را نفهمیده‌اند. اگر این نتایج تأیید شوند و توسعه پیدا کنند، برای فرضیۀ برهم‌نهی حالت‌های «به طور ماکروسکوپیک متفاوت» پایه‌ای محکم‌تر از آن‌چه که قبلاً وجود داشت فراهم خواهد آمد. برعکس، اگر آزمایش‌ها رفتار پیش‌گویی شده توسط نظریه را نشان ندهند ممکن است مجبور شویم در این فرض که مکانیک کوانتومی را می‌توان به این طریق از سطح میکروسکوپیک به سطح ماکروسکوپیک تعمیم داد تجدیدنظر کنیم.
 
تبلیغات در راسخون
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
حضرت زهرا (س) و حدیث کساء؛ سند، نام‌ها و فضایل
حضرت زهرا (س) و حدیث کساء؛ سند، نام‌ها و فضایل
من منتظرت بودم، خدا بیشتر...
من منتظرت بودم، خدا بیشتر...
متکی: وقت خروج ایران از NPT فرا رسیده است + فیلم
play_arrow
متکی: وقت خروج ایران از NPT فرا رسیده است + فیلم
رئیس کمیسیون امنیت ملی و سیاست خارجی: هرگونه اقدام محاسبه‌نشده و غلط دشمنان با پاسخی دردناک و عذاب‌آور روبرو خواهد شد + فیلم
play_arrow
رئیس کمیسیون امنیت ملی و سیاست خارجی: هرگونه اقدام محاسبه‌نشده و غلط دشمنان با پاسخی دردناک و عذاب‌آور روبرو خواهد شد + فیلم
عراقچی: طرح هفت‌روزه ایران با پیشنهادهای قطر و پاکستان به طرح دو روزه تبدیل شده است + فیلم
play_arrow
عراقچی: طرح هفت‌روزه ایران با پیشنهادهای قطر و پاکستان به طرح دو روزه تبدیل شده است + فیلم
عراقچی به الجزیره: غیبت رهبری دلایل امنیتی دارد و تصمیمات ایشان مکتوب می‌رسد + فیلم
play_arrow
عراقچی به الجزیره: غیبت رهبری دلایل امنیتی دارد و تصمیمات ایشان مکتوب می‌رسد + فیلم
پدافند هوایی اطراف محل استقرار ترامپ در مارآلاگو + فیلم
play_arrow
پدافند هوایی اطراف محل استقرار ترامپ در مارآلاگو + فیلم
خشم و عقده‌گشایی اینترنشنال از ارادت کشتی‌گیران به اهل‌بیت!
play_arrow
خشم و عقده‌گشایی اینترنشنال از ارادت کشتی‌گیران به اهل‌بیت!
بازداشت جاسوس مراکز تولید قطعات موشک و پهپاد
play_arrow
بازداشت جاسوس مراکز تولید قطعات موشک و پهپاد
رسوایی بزرگ شهرک‌نشینان صهیونیست روی آنتن زنده
play_arrow
رسوایی بزرگ شهرک‌نشینان صهیونیست روی آنتن زنده
ترامپ در پاسخ به احتمال آغاز جنگ با ایران: مگه به تو می‌گفتم، احمق؟ + فیلم
play_arrow
ترامپ در پاسخ به احتمال آغاز جنگ با ایران: مگه به تو می‌گفتم، احمق؟ + فیلم
جان کری: ترامپ بازی را به ایران باخت + فیلم
play_arrow
جان کری: ترامپ بازی را به ایران باخت + فیلم
اعتراضات معیشتی به سوئیس رسید + فیلم
play_arrow
اعتراضات معیشتی به سوئیس رسید + فیلم
نخودی بازهم به مدال نقره رسید + فیلم
play_arrow
نخودی بازهم به مدال نقره رسید + فیلم
هدیه آرش یوشیدا به ملی‌پوشان ایران + فیلم
play_arrow
هدیه آرش یوشیدا به ملی‌پوشان ایران + فیلم