基本介紹
- 中文名：阿哈羅諾夫－玻姆效應
- 外文名：Aharonov–Bohm effect
- 簡稱：A–B 效應
- 類別：物理學實驗
- 設計者：亞基爾·阿哈羅諾夫、大衛·玻姆
簡介,磁場阿哈羅諾夫-玻姆效應,規範場論,
簡介
A–B 效應，全名阿哈羅諾夫－玻姆效應，是個物理學實驗。它證明即使在磁場為零的區域，仍舊會存在磁效應，然而，這並不能用來測量磁矢勢，因為只有磁通量會出現在表達效應的公式里，而且整個理論始終維持規範不變性。阿哈羅諾夫－玻姆效應是量子力學和電動力學發展史上的重要實驗，說明了量子力學的非局域性質。
“A–B”這個名稱取自在1959年設計這個實驗的兩位理論物理家亞基爾·阿哈羅諾夫（YakirAharonov）和戴維·博姆（DavidBohm）姓名的首字，前者因這個實驗而得到1998年沃爾夫物理學獎。巧合的是，物理學家也用A表示磁矢勢，B表示磁場，賦予A–B 效應這個名字更加深刻的涵義。
磁場阿哈羅諾夫-玻姆效應
量子力學理論內，對在磁場裡運動做以下處理：動量算符加入矢勢項
和粒子波函式在從時間t到
期間兩點間運動的波幅多得到一個複數相：
因此粒子如果透過某連線兩點的路徑1從一點運動到另外一點，相比磁場強度為零的差別是多出的波函式復相：
如果有另外連線同樣兩點的路徑2，那波函式將得到不同的復相。兩路徑得到相位之差為：
雖然波函式的相位在量子理論里不是可測量物理量，但是相位差可以透過干涉實驗來測量。因此此矢勢引起的相位差可以透過在電子雙縫實驗的雙縫後加入磁場觀察。如圖示。雖然電子的路徑經過的地方磁場強度為零，但是有大於零的矢勢強度。因此電子在螢幕上的干涉圖樣得到比沒有磁場的時候平移。
實際的實驗由日立公司的科學家率先完成。
規範場論
規範場論（Gauge Theory）是基於對稱變換可以局部也可以全局地施行這一思想的一類物理理論。非交換對稱群（又稱非阿貝爾群）的規範場論最常見的例子為楊-米爾斯理論。物理系統往往用在某種變換下不變的拉格朗日量表述，當變換在每一時空點同時施行，它們有全局對稱性。規範場論推廣了這一思想，它要求拉格朗日量必須也有局部對稱性—應該可以在時空的特定區域施行這些對稱變換而不影響到另外一個區域。這個要求是廣義相對論的等效原理的一個推廣。
規範“對稱性”反映了系統表述的一個冗餘性。
