Dephasing - Dephasing

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Cavità perde coerenza per sfasamento.

In fisica , la sfasatura è un meccanismo che recupera il comportamento classico da un sistema quantistico . Si riferisce ai modi in cui la coerenza causata dalla perturbazione decade nel tempo e il sistema ritorna allo stato precedente alla perturbazione. È un effetto importante nella spettroscopia molecolare e atomica e nella fisica della materia condensata dei dispositivi mesoscopici .

Il motivo può essere compreso descrivendo la conduzione nei metalli come un fenomeno classico con effetti quantistici tutti incorporati in una massa effettiva che può essere calcolata meccanicamente quantistica, come accade anche alla resistenza che può essere vista come un effetto di diffusione degli elettroni di conduzione . Quando la temperatura si abbassa e le dimensioni del dispositivo si riducono sensibilmente, questo comportamento classico dovrebbe scomparire e le leggi della meccanica quantistica dovrebbero governare il comportamento degli elettroni conduttori visti come onde che si muovono balisticamente all'interno del conduttore senza alcun tipo di dissipazione. Il più delle volte questo è ciò che si osserva. Ma è apparso come una sorpresa scoprire che il cosiddetto tempo di sfasamento , cioè il tempo impiegato dagli elettroni conduttori per perdere il loro comportamento quantistico, diventa finito piuttosto che infinito quando la temperatura si avvicina allo zero nei dispositivi mesoscopici violando le aspettative del teoria di Boris Altshuler , Arkady Aronov e David E. Khmelnitskii. Questo tipo di saturazione del tempo di sfasamento alle basse temperature è un problema aperto anche se sono state avanzate diverse proposte.

La coerenza di un campione è spiegata dagli elementi fuori diagonale di una matrice di densità . Un campo elettrico o magnetico esterno può creare coerenze tra due stati quantistici in un campione se la frequenza corrisponde al divario energetico tra i due stati. I termini di coerenza decadono con il tempo di sfasamento o rilassamento spin-spin , T 2 .

Dopo che la coerenza è stata creata in un campione dalla luce, il campione emette un'onda di polarizzazione , la cui frequenza è uguale e la cui fase è invertita rispetto alla luce incidente. Inoltre, il campione viene eccitato dalla luce incidente e viene generata una popolazione di molecole nello stato eccitato. La luce che passa attraverso il campione viene assorbita a causa di questi due processi ed è espressa da uno spettro di assorbimento . La coerenza decade con la costante di tempo T 2 e l'intensità dell'onda di polarizzazione si riduce. Anche la popolazione dello stato eccitato decade con la costante di tempo del rilassamento longitudinale , T 1 . La costante di tempo T 2 è solitamente molto più piccola di T 1 e la larghezza di banda dello spettro di assorbimento è correlata a queste costanti di tempo dalla trasformata di Fourier , quindi la costante di tempo T 2 è un contributore principale alla larghezza di banda. La costante di tempo T 2 è stata misurata direttamente con una spettroscopia risolta nel tempo ultraveloce , come negli esperimenti con eco di fotoni .

Qual è la velocità di sfasamento di una particella che ha un'energia E se è soggetta a un ambiente fluttuante che ha una temperatura T ? In particolare, qual è il tasso di sfasamento vicino all'equilibrio ( E ~ T ) e cosa succede nel limite di temperatura zero? Questa domanda ha affascinato la comunità mesoscopica negli ultimi due decenni (vedi riferimenti sotto).

Guarda anche

Riferimenti

  1. ^ Altshuler, BL; Aronov, AG; Khmelnitsky, DE (1982/12/30). "Effetti delle collisioni elettrone-elettrone con piccoli trasferimenti di energia sulla localizzazione quantistica" . 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 .

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