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
اظهارات قالیباف درباره شرایط توافق با آمریکا
play_arrow
اظهارات قالیباف درباره شرایط توافق با آمریکا
نفتکش‌ها در تنگه هرمز طعمه مین شدند
play_arrow
نفتکش‌ها در تنگه هرمز طعمه مین شدند
یادش بخیر حسینیه... چه برو بیایی بود فاطمیه...
play_arrow
یادش بخیر حسینیه... چه برو بیایی بود فاطمیه...
لحظاتی منتشر نشده از دیدارهای صمیمانه خانواده‌های شهدا با رهبر شهید
play_arrow
لحظاتی منتشر نشده از دیدارهای صمیمانه خانواده‌های شهدا با رهبر شهید
پرتاب موشک تنها لحظاتی بعد از هدف قرار گرفتن یک پرتابگر دیگر
play_arrow
پرتاب موشک تنها لحظاتی بعد از هدف قرار گرفتن یک پرتابگر دیگر
بلینکن: جنگ با ایران ذخایر مهمات آمریکا را به‌شدت کاهش داده است + فیلم
play_arrow
بلینکن: جنگ با ایران ذخایر مهمات آمریکا را به‌شدت کاهش داده است + فیلم
ناتوانی کنگره آمریکا در تامین بودجه مورد نیاز بخش کنترل تردد هوایی + فیلم
play_arrow
ناتوانی کنگره آمریکا در تامین بودجه مورد نیاز بخش کنترل تردد هوایی + فیلم
لحظه انهدام پهپاد MQ1 در آسمان جزیرۀ قشم + فیلم
play_arrow
لحظه انهدام پهپاد MQ1 در آسمان جزیرۀ قشم + فیلم
گزارشگر دیدار ستارگان ایران و لبنان: پهپادهای اسرائیلی بالای ورزشگاه در حال پرواز هستند + فیلم
play_arrow
گزارشگر دیدار ستارگان ایران و لبنان: پهپادهای اسرائیلی بالای ورزشگاه در حال پرواز هستند + فیلم
استوری 25 آبان؛ سالروز حماسه و ایثار مردم اصفهان
play_arrow
استوری 25 آبان؛ سالروز حماسه و ایثار مردم اصفهان
حکمت‌های الهی بیماری؛ از کفارهٔ گناهان تا تازیانهٔ تربیتی
حکمت‌های الهی بیماری؛ از کفارهٔ گناهان تا تازیانهٔ تربیتی
خلاصه بازی ایران ۲ - فلسطین ۰
play_arrow
خلاصه بازی ایران ۲ - فلسطین ۰
روایت مهندس حاجی اسفندیاری از دو دهه همراهی با پدر موشکی
play_arrow
روایت مهندس حاجی اسفندیاری از دو دهه همراهی با پدر موشکی
انفجار مهیب کشتی متخلف حمل گاز مایع درر تنگه هرمز
play_arrow
انفجار مهیب کشتی متخلف حمل گاز مایع درر تنگه هرمز
جمله ماندگار سیدحسن نصرالله به شهید محمود باقری
play_arrow
جمله ماندگار سیدحسن نصرالله به شهید محمود باقری