En física , el desfase es un mecanismo que recupera el comportamiento clásico de un sistema cuántico . Se refiere a las formas en que la coherencia causada por la perturbación decae con el tiempo y el sistema vuelve al estado anterior a la perturbación. Es un efecto importante en la espectroscopia molecular y atómica y en la física de la materia condensada de los dispositivos mesoscópicos .
La razón puede entenderse al describir la conducción en metales como un fenómeno clásico con efectos cuánticos todos incrustados en una masa efectiva que puede calcularse mecánicamente cuánticamente, como también sucede con la resistencia que puede verse como un efecto de dispersión de los electrones de conducción . Cuando se baja la temperatura y las dimensiones del dispositivo se reducen significativamente, este comportamiento clásico debería desaparecer y las leyes de la mecánica cuántica deberían regir el comportamiento de los electrones conductores vistos como ondas que se mueven balísticamente dentro del conductor sin ningún tipo de disipación. La mayoría de las veces esto es lo que uno observa. Pero pareció una sorpresa [¿ para quién? ] para descubrir que el llamado tiempo de desfase , que es el tiempo que tardan los electrones conductores en perder su comportamiento cuántico, se vuelve finito en lugar de infinito cuando la temperatura se acerca a cero en los dispositivos mesoscópicos, violando las expectativas de la teoría de Boris Altshuler , Arkady Aronov y David E. Khmelnitskii. [1] Este tipo de saturación del tiempo de desfase a bajas temperaturas es un problema abierto a pesar de que se han presentado varias propuestas.
La coherencia de una muestra se explica por los elementos fuera de la diagonal de una matriz de densidad . Un campo eléctrico o magnético externo puede crear coherencias entre dos estados cuánticos en una muestra si la frecuencia corresponde a la brecha de energía entre los dos estados. Los términos de coherencia decaen con el tiempo de desfase o relajación espín-espín , T 2 .
Después de que se crea coherencia en una muestra por luz, la muestra emite una onda de polarización , cuya frecuencia es igual y cuya fase se invierte a partir de la luz incidente. Además, la muestra es excitada por la luz incidente y se genera una población de moléculas en estado excitado. La luz que atraviesa la muestra se absorbe debido a estos dos procesos y se expresa mediante un espectro de absorción . La coherencia decae con la constante de tiempo T 2 y la intensidad de la onda de polarización se reduce. La población del estado excitado también decae con la constante de tiempo de la relajación longitudinal , T 1 . La constante de tiempo T 2 suele ser mucho más pequeña que T 1 , y el ancho de banda del espectro de absorción está relacionado con estas constantes de tiempo por la transformada de Fourier , por lo que la constante de tiempo T 2 es un contribuyente principal al ancho de banda. La constante de tiempo T 2 se ha medido con ultrarrápida espectroscopia resuelta en el tiempo directamente, tal como en fotones eco experimentos.
¿Cuál es la tasa de desfase de una partícula que tiene una energía E si está sujeta a un entorno fluctuante que tiene una temperatura T ? En particular, ¿cuál es la tasa de desfase cercana al equilibrio ( E ~ T ) y qué sucede en el límite de temperatura cero? Esta pregunta ha fascinado a la comunidad mesoscópica durante las últimas dos décadas (véanse las referencias a continuación).
Ver también
Referencias
- ^ Altshuler, BL; Aronov, AG; Khmelnitsky, DE (30 de diciembre de 1982). "Efectos de las colisiones electrón-electrón con pequeñas transferencias de energía en la localización cuántica" . Revista de física C: Física del estado sólido . 15 (36): 7367–7386. Código bibliográfico : 1982JPhC ... 15.7367A . doi : 10.1088 / 0022-3719 / 15/36/018 . ISSN 0022-3719 .
Otro
- Imry, Y. (1997). Introducción a la física mesoscópica . Prensa de la Universidad de Oxford . (Y referencias en el mismo).
- Aleiner, IL; Altshuler, BL; Gershenson, ME (1999). "Comentario sobre" Decoherencia cuántica en sistemas mesoscópicos desordenados " ". Cartas de revisión física . 82 (15): 3190. arXiv : cond-mat / 9808078 . Código bibliográfico : 1999PhRvL..82.3190A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.82.3190 . S2CID 119348960 .
- Cohen, D .; Imry, Y. (1999). "Desfase a bajas temperaturas". Physical Review B . 59 (17): 11143-11146. arXiv : cond-mat / 9807038 . Código Bibliográfico : 1999PhRvB..5911143C . doi : 10.1103 / PhysRevB.59.11143 . S2CID 51856292 .
- Golubev, DS; Schön, G .; Zaikin, AD (2003). "Desfasado y Renormalización a baja temperatura en sistemas modelo". Revista de la Sociedad de Física de Japón . 72 (Supl. A): 30–35. arXiv : cond-mat / 0208548 . Código Bibliográfico : 2003JPSJ ... 72S..30S . doi : 10.1143 / JPSJS.72SA.30 . S2CID 119036267 .
- Saminadayar, L .; Mohanty, P .; Webb, RA; Degiovanni, P .; Bäuerle, C. (2007). "Coherencia electrónica a bajas temperaturas: el papel de las impurezas magnéticas". Physica E . 40 (1): 12-24. arXiv : 0709.4663 . Código bibliográfico : 2007PhyE ... 40 ... 12S . doi : 10.1016 / j.physe.2007.05.026 . S2CID 13883162 .
- Mohanty, P. (2001). "De electrones decoherentes y conductores desordenados". En Skjeltorp, AT; Vicsek, T. (eds.). Complejidad de escalas microscópicas a macroscópicas: coherencia y grandes desviaciones . Kluwer . arXiv : cond-mat / 0205274 . Bibcode : 2002cond.mat..5274M .
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