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
حضور ربات انسان‌نما در ماراتن قطب جنوب + فیلم
play_arrow
حضور ربات انسان‌نما در ماراتن قطب جنوب + فیلم
روبیو درباره ایران: مطالبات ایرانیان کاملاً غیرواقع‌بینانه است + یلم
play_arrow
روبیو درباره ایران: مطالبات ایرانیان کاملاً غیرواقع‌بینانه است + یلم
سناتور آمریکایی از تناقض‌گویی کاخ سفید درباره بمباران میناب پرده برداشت + فیلم
play_arrow
سناتور آمریکایی از تناقض‌گویی کاخ سفید درباره بمباران میناب پرده برداشت + فیلم
دبیر: شاید بگویند خرافاتی هستم اما مملکت ما نظرکرده است + فیلم
play_arrow
دبیر: شاید بگویند خرافاتی هستم اما مملکت ما نظرکرده است + فیلم
حمله عربستان به ساختمان شرکت نفت یمن در جنوب صنعا + فیلم
play_arrow
حمله عربستان به ساختمان شرکت نفت یمن در جنوب صنعا + فیلم
دعوا میان نفتالی بنت و زن نتانیاهو در جریان جلسه کنست بالا گرفت + فیلم
play_arrow
دعوا میان نفتالی بنت و زن نتانیاهو در جریان جلسه کنست بالا گرفت + فیلم
بغض می کنی/شهادت حضرت زهرا/حنیف طاهری
music_note
بغض می کنی/شهادت حضرت زهرا/حنیف طاهری
طرفدار علی/شهادت حضرت زهرا/مهدی رسولی
music_note
طرفدار علی/شهادت حضرت زهرا/مهدی رسولی
جان جهان/شهادت حضرت زهرا/محمود کریمی
music_note
جان جهان/شهادت حضرت زهرا/محمود کریمی
پیراهن یادگاری/شهادت حضرت زهرا/حسین ستوده
music_note
پیراهن یادگاری/شهادت حضرت زهرا/حسین ستوده
روضه مادر/شهادت حضرت زهرا/حسین ستوده
music_note
روضه مادر/شهادت حضرت زهرا/حسین ستوده
حرم حرم/شهادت حضرت زهرا/جواد مقدم
music_note
حرم حرم/شهادت حضرت زهرا/جواد مقدم
نجوای شبانه حیدر: مرثیه‌ای در سوگ یاس نبوی
نجوای شبانه حیدر: مرثیه‌ای در سوگ یاس نبوی
شایعات نگران‌کننده درباره حمله هسته‌ای از کجا نشئت می‌گیرد؟
play_arrow
شایعات نگران‌کننده درباره حمله هسته‌ای از کجا نشئت می‌گیرد؟
لحظاتی از تحقیر نتانیاهو به دست مردان ایران ‌زمین!
play_arrow
لحظاتی از تحقیر نتانیاهو به دست مردان ایران ‌زمین!