En física , una resonancia de Fano es un tipo de fenómeno de dispersión resonante que da lugar a una forma de línea asimétrica. La interferencia entre un fondo y un proceso de dispersión resonante produce la forma de línea asimétrica. Lleva el nombre del físico italoamericano Ugo Fano , quien en 1961 dio una explicación teórica de la forma de línea de dispersión de la dispersión inelástica de electrones del helio; [1] [2] sin embargo, Ettore Majorana fue el primero en descubrir este fenómeno. [3] Debido a que es un fenómeno ondulatorio general , se pueden encontrar ejemplos en muchas áreas de la física y la ingeniería.
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Historia
La explicación de la forma de línea de Fano apareció por primera vez en el contexto de la dispersión inelástica de electrones por helio y autoionización . El electrón incidente excita doblemente el átomo a laestado, una especie de resonancia de forma . El átomo doblemente excitado se desintegra espontáneamente al expulsar uno de los electrones excitados. Fano mostró que la interferencia entre la amplitud para dispersar simplemente el electrón incidente y la amplitud para dispersar a través de la autoionización crea una forma de línea de dispersión asimétrica alrededor de la energía de autoionización con un ancho de línea muy cercano al inverso de la vida útil de la autoionización.
Explicación
La forma de línea de resonancia de Fano se debe a la interferencia entre dos amplitudes de dispersión, una debido a la dispersión dentro de un continuo de estados (el proceso de fondo) y la segunda debido a la excitación de un estado discreto (el proceso resonante). La energía del estado resonante debe estar en el rango de energía de los estados continuos (de fondo) para que ocurra el efecto. Cerca de la energía resonante, la amplitud de la dispersión de fondo típicamente varía lentamente con la energía, mientras que la amplitud de la dispersión resonante cambia rápidamente tanto en magnitud como en fase. Es esta variación la que crea el perfil asimétrico.
Para energías alejadas de la energía resonante domina el proceso de dispersión de fondo. Dentro de la energía resonante, la fase de la amplitud de dispersión resonante cambia por . Es esta rápida variación de fase la que crea la forma de línea asimétrica.
Fano demostró que la sección transversal de dispersión total asume la siguiente forma,
dónde describe el ancho de línea de la energía resonante yq , el parámetro Fano, mide la relación entre la dispersión resonante y la amplitud de la dispersión directa (de fondo). Esto es consistente con la interpretación dentro de la teoría de partición de Feshbach-Fano . En el caso de que la amplitud de dispersión directa desaparezca, el parámetro q se vuelve cero y la fórmula de Fano se convierte en:
Al observar la transmisión, se muestra que esta última expresión se reduce a la fórmula de Breit-Wigner ( Lorentzian ) esperada , como, los tres parámetros de la función de Lorentz (tenga en cuenta que no es una función de densidad y no se integra a 1, ya que su amplitud es 1 y no ).
Ejemplos de
Ejemplos de resonancias de Fano se pueden encontrar en la física atómica , física nuclear , física de la materia condensada , circuitos eléctricos , ingeniería de microondas , óptica no lineal , nanofotónica , magnéticos metamateriales , [4] y en las ondas mecánicas. [5]
Fano se puede observar con espectroscopía fotoelectrónica [6] y espectroscopía Raman . [4] El fenómeno también se puede observar a frecuencias visibles utilizando simples microesferas de vidrio , que pueden permitir mejorar el campo magnético de luz (que suele ser pequeño) en unos pocos órdenes de magnitud. [7]
Ver también
Referencias
- ^ "A. Bianconi Ugo Fano y resonancias de forma en los procesos de rayos X y de capa interna" Actas de la conferencia AIP (2002): (XIX Conferencia Internacional Roma 24-28 de junio de 2002) A. Bianconi arXiv: cond-mat / 0211452 21 Noviembre de 2002
- ^ Fano, U. (15 de diciembre de 1961). "Efectos de la interacción de la configuración sobre las intensidades y los cambios de fase". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 124 (6): 1866–1878. doi : 10.1103 / physrev.124.1866 . ISSN 0031-899X .
- ^ Vittorini-Orgeas, Alessandra; Bianconi, Antonio (7 de enero de 2009). "De la teoría de Majorana de la autoionización atómica a las resonancias de Feshbach en superconductores de alta temperatura". Revista de superconductividad y magnetismo novedoso . 22 (3): 215-221. arXiv : 0812.1551 . doi : 10.1007 / s10948-008-0433-x . ISSN 1557-1939 .
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