Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Трейман С. -> "Этот странный квантовый мир" -> 70

Этот странный квантовый мир - Трейман С.

Трейман С. Этот странный квантовый мир — И.: НИЦ, 2002. — 224 c.
ISBN 5-93972-117-6
Скачать (прямая ссылка): etotstranniykvantoviymir2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 108 >> Следующая

спонтанной эмиссии и индуцированной эмиссии. Под спонтанной эмиссией
понимают излучение, которое появляется даже в отсутствие предшествующих
фотонов поблизости. Индуцированная эмиссия, как и в случае поглощения,
пропорциональна потоку предшествующих фотонов того же типа. Тогда, чем
больше в окрестности атома фотонов такого типа, тем больше атом стремится
испустить еще один. В этом смысле фотоны предпочитают находиться вместе.
А описанное явление индуцированной эмиссии составляет ядро процессов в
лазере. Схематичное описание выглядит так: сначала имеется система
неизлучающих атомов, в которой начинает возникать спонтанная эмиссия,
причем полученное излучение удерживается в системе так, что его
интенсивность начинает увеличиваться за счет индуцированной эмиссии.
Сверхпроводимость является другим явлением, в котором хорошо проявляется
"совместное" поведение бозонов. Многие металлы, хотя и не все, теряют
свое электрическое сопротивление при температуре, ниже некоторой
критической. Температура перехода Тс очень низка для традиционных
"низкотемпературных" сверхпроводников, ниже нескольких десятков градусов
от абсолютного нуля температур, хотя и не так мала для совсем недавно
открытого класса "высокотемпературных" сверхпроводников, где Тс в
некоторых случаях больше сотни градусов от абсолютного нуля. То, что
действительно отличает сверхпроводники от обычных проводников - так это
их поведение в магнитном поле. Если металл, предварительно охлажденный до
сверхпроводящего состояния помещают во внешнее магнитное поле, то оно не
проникает внутрь сверхпроводника (оговорка: магнитное поле не должно быть
слишком сильным). Но предположим, что магнитное поле в образце
существовало тогда, когда он был еще в нормальном состоянии. Если теперь
образец охлаждать, то магнитное поле будет выталкиваться из образца.
Теперь удалим источник внешнего поля. В пространстве вне проводника
остается магнитное поле, создаваемое электрическими токами,
индуцированными на поверхности металла внешним полем перед тем, как оно
было удалено. Поскольку сверхпроводник не имеет сопротивления, эти токи,
индуцированные однажды, сохранятся. Предположим, что образец выбран в
виде кольца. Тогда будет существовать захваченный магнитный поток,
проходящий через область, охваченную кольцом. Величина захваченного
потока, конечно, будет зависеть от напряженности внешнего магнитного
поля, которое первоначально присутствовало, а она могла принимать любое
значение - поскольку является непрерывно меняющейся величиной.
Квантовомеханический сюрприз состоит в том, что величина захваченного
магнитного потока после отключения внешнего поля будет дискретной
величиной, равной целому числу, умноженному на квант потока 2irhc/Q, где
Q = 2е (е - величина заряда электрона).
146
Глава 6
Как все это связано с тождественными бозонами? Электрический ток в
металлах переносится движущимися электронами; и эти электроны являются
фермионами, а не бозонами. Но существует интересный эффект, который
срабатывает в сверхпроводниках (в последующем мы будем иметь в виду
низкотемпературные сверхпроводники). Кулоновские силы между любой парой
электронов, конечно, являются отталкивающими (заряды предпочитают
отталкиваться). Но электроны в металлах взаимодействуют также и с
положительными ионами, образующими металлическую основу. Ионы практически
не двигаются, а лишь колеблются вблизи положения равновесия. Из-за
наличия этих колебаний сила, с которой один электрон действует на другой,
не является непосредственно силой Кулона. Это происходит потому, что
электрон воздействует на колеблющуюся систему ионов, а те, в свою
очередь, уже действуют на другой электрон. Конечный результат, образно
говоря, состоит в том, что электроны объединяются в пары; связанная
система из двух фермионов является бозоном и имеет заряд Q = 2е. Таким
образом, система с N электронами проводимости в сверхпроводящем состоянии
может приближенно рассматриваться как система таких бозоноподобных пар.
При низких температурах эти бозоны занимают одно и то же состояние. В
нормальных проводниках электрическое сопротивление появляется из-за того,
что движущиеся электроны теряют энергию при столкновениях между собой и с
ионами. В сверхпроводниках электроны, связанные в пары, практически не
распадаются и сопротивление отсутствует.
Глава 7
Что происходит?
Квантовая механика работает с вероятностями. Наблюдатели в основном имеют
дело с фактами при интерпретации показаний детекторов, треков на
фотоэмульсии, щелчков счетчика Гейгера и т. д. Поэтому основной вопрос
сводится к тому, как вероятности превратить в факты? Формальный ответ
состоит в том, что это преобразование имеет место каждый раз, когда над
квантовой системой производится измерение. Как мы знаем: операционно -
это правильный ответ, но он слишком сбивает с толку. Измерительная
процедура с этой точки зрения воспринимается как лежащая вне
вероятностной структуры квантовой механики. Когда амплитуда включается,
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 108 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed