AB效应?贝里相位?物理学中两个不可不知的重要概念,看这里!( 二 )

阿哈罗诺夫-玻姆效应

1959年,阿哈罗诺夫与玻姆二人合作在《物理评论》中发表了一篇文章。文中,他们提出了一个关于电子在磁场中运动的干涉假想实验(如下图所示):两束电子同时从A点出发,分别经过B,C再同时到达F点,并且在ABFC中间放置一个螺线管,他们从理论计算中发现这两束电子最终到达F点时会差一个固定的相位,这个相位差只依赖与螺线管里的磁通,不依赖与空间规范势的选取,也就是说它是规范不变的。

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图2/7

AB效应原理图(图片来源:参考文献[3])

我们仔细分析不难发现,对于这样一个体系,磁场仅仅存在于螺线管里面,整个路径ABFC中,电子都是感受不到磁场的,既然感受不到磁场,两种路径又是完全对称的,那么这个相位差是从哪里来的呢?

阿哈罗诺夫与玻姆给出的解释是:在电磁场中,磁感应强度并没有包含所有的信息,其规范势才是更本质的。因为,虽然两束电子在运动过程中都感受不到磁感应强度,但是其运动过程中感受到的矢势一直不一样,从而累计了相位差。因此,这个思想实验阐明了规范势本身就可以直接产生可观测效应,并不只是个数学把戏,他能实实在在地反映物理。

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