Udfasning - Dephasing

Image
Sammenhæng med hulrumstab på grund af afvaskning.

I fysik er afvaskning en mekanisme, der genvinder klassisk adfærd fra et kvantesystem . Det refererer til de måder, hvorpå kohærens forårsaget af forstyrrelse forfalder over tid, og systemet vender tilbage til tilstanden før forstyrrelse. Det er en vigtig effekt i molekylær og atomar spektroskopi , og i faststoffysik af mesoskopiske enheder.

Årsagen kan forstås ved at beskrive ledningen i metaller som et klassisk fænomen med kvanteeffekter, der alle er indlejret i en effektiv masse, der kan beregnes kvantemekanisk, som det også sker med modstand, der kan ses som en spredningseffekt af ledningselektroner . Når temperaturen sænkes, og enhedens dimensioner reduceres meningsfuldt, bør denne klassiske opførsel forsvinde, og kvantemekanikens love bør styre opførelsen af ​​ledende elektroner set som bølger, der bevæger sig ballistisk inde i lederen uden nogen form for spredning. Det meste af tiden er det, hvad man observerer. Men det så ud som en overraskelse at afdække, at den såkaldte dephasing-tid , det er den tid, det tager for de ledende elektroner at miste deres kvanteopførsel, bliver endelig snarere end uendelig, når temperaturen nærmer sig nul i mesoskopiske enheder, der overtræder forventningerne til teori om Boris Altshuler , Arkady Aronov og David E. Khmelnitskii. Denne form for mætning af nedtrapningstiden ved lave temperaturer er et åbent problem, selvom der er fremsat flere forslag.

Sammenhængen af ​​en prøve forklares med de off-diagonale elementer i en densitetsmatrix . Et eksternt elektrisk eller magnetisk felt kan skabe kohærenser mellem to kvantetilstande i en prøve, hvis frekvensen svarer til energigabet mellem de to tilstande. Sammenhængsbetingelserne henfalder med aftagende tid eller spin – spin afslapning , T 2 .

Efter at kohærens er skabt i en prøve af lys, udsender prøven en polarisationsbølge , hvis frekvens er lig med, og hvis fase er inverteret fra det indfaldende lys. Derudover exciteres prøven af ​​det indfaldende lys, og der genereres en population af molekyler i den exciterede tilstand. Lyset, der passerer gennem prøven, absorberes på grund af disse to processer og udtrykkes af et absorptionsspektrum . Sammenhængen henfalder med tidskonstanten, T 2 , og intensiteten af polariseringen bølge reduceres. Befolkningen i den exciterede tilstand henfalder også med tidskonstanten for den langsgående afslapning , T 1 . Tidskonstanten T 2 er sædvanligvis meget mindre end T 1 , og båndbredden af absorptionsspektret er relateret til disse tidskonstanter ved Fouriertransformation , så tidskonstanten T 2 er en største bidragyder til båndbredden. Tidskonstanten T 2 er blevet målt med ultrahurtig tidsopløst spektroskopi direkte, såsom i foton ekko eksperimenter.

Hvad er aftagningshastigheden for en partikel, der har en energi E, hvis den er udsat for et svingende miljø, der har en temperatur T ? Især hvad er afvægningshastigheden tæt på ligevægt ( E ~ T ), og hvad sker der i nul temperaturgrænsen? Dette spørgsmål har fascineret det mesoskopiske samfund i de sidste to årtier (se referencer nedenfor).

Se også

Referencer

  1. ^ Altshuler, BL; Aronov, AG; Khmelnitsky, DE (1982-12-30). "Effekter af elektron-elektronkollisioner med små energioverførsler på kvantelokalisering" . Journal of Physics C: Solid State Physics . 15 (36): 7367-7386. Bibcode : 1982JPhC ... 15.7367A . doi : 10.1088 / 0022-3719 / 15/36/018 . ISSN   0022-3719 .

Andet