阿哈罗诺夫-玻姆效应.pdf

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1、Ahronov-BohmEffectYakirAharonov1932年生于以色列海法,是一位以色列物理学家，主攻量子力学领域。曾经获得沃尔夫物理学奖。2010年奥巴马总统提出授予国家科学奖章。他的研究兴趣是拓扑量子力学，量子场论和量子力学的解释。1959年，他和大卫玻姆提出了阿哈罗诺夫-玻姆效应，他们共同获得了1998年沃尔夫物理学奖。DavidJosephBohm（1917-1992），英籍美国物理学家（犹太人）并曾参与曼哈顿工程。阿哈罗诺夫的博士导师。卓越的量子物理学家，不仅在主流研究（诸如等离子体物理学理论、金属理论等等）中做出其独特的

2、贡献，而且更重要的是，在量子力学的基础研究中，他以反潮流的大无畏精神和严谨求实的科学态度，对于玻尓创立的量子力学正统观点提出了挑战。几十多年来，他于1952年发表的关于量子因果解释的两篇著名论文，一直是实在论物理学家从事量子力学基础研究的鼓舞力量和思想源泉。相关背景在经典电动力学，描述电磁场和带电粒子运动的麦克斯韦方程组合洛伦兹力公式，都是以电场强度E和磁感应麦克斯韦方程组强度B作为基本物理量来表达的。洛伦兹力公式LOGO在经典电动力学中，矢势A和标势ψ是为了方便而引入的，它们不是有直接观测意义的物理量。但其实在量子力学中，矢势A和标势ψ具有可

3、观测的物理意义。LOGO伟大的理论预言1959年，阿哈罗诺夫和玻姆从理论上指出，即使在电子的运动路径上不存在电场E和磁场B，但只要存在标势φ和矢势A，也会使电子波函数的相位发生变化，而这相位变化可以通过电子波的干涉效应加以观测，这就是著名的阿哈罗诺夫-玻姆效应。LOGO实验验证电子双缝干涉实验装置图关键：找到一个非零势（A≠0）的零场（B=0）区域，检验带电粒子在这个区域内是否会表现出可观测的物理效应。从电子枪发射出的电子经双缝分为两束，到达屏幕上产生干涉图样。在双缝后面放置一个细长螺线管。实验现象是当螺线管通电流后，发现干涉条纹移动。而且实验

4、中小心的排除了螺线管外部的磁场。LOGO结果分析也许有人会认为，是螺线管内的B直接作用到管外的电子上，但是这种想法是和局域相互作用的原理相违背的。局域相互作用是电磁相互作用的一个基本原理，既某点上的电荷电流仅受到该点邻域上场的作用。其实，A-B效应是一个量子力学现象，A-B效应的存在揭示了经典电动力学的缺陷，即说明磁场的物理效应不能完全用B来描述。LOGO数学解释自由运动电子由平面波函数描述ipx/(x)e0pmv,h/211pdlpdlpl021C2C1LOGO螺线管通电时管外A≠0(边界条

5、件)，电子波函数用正则动量描述iPdl/(x)e0PpeAmveA,LOGO1P2dlP1dlC2C1e0A2dlA1dlC2C1eeAdl00Ce导致干涉条纹的移动LOGO总结：在量子物理中，矢势A所处的地位比在经典电动力学中重要得多。A-B效应表明，仅用B来描述磁场是不够的。但是，由于规范变换所引起的A的任意性，用A来描述磁场显然又是过多的。对实验分析表明，能够完全恰当地描述磁场的物理量是相因子eexpiCAdl

6、LOGO相位因子的重要性对称、量子化和相因子是20世纪物理学的主旋律。—杨振宁LOGOThanksforappreciation！LOGO