Dephasierung



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In der Physik ist die Dephasierung ein Mechanismus, der das klassische Verhalten aus einem Quantensystem wiederherstellt . Es bezieht sich auf die Art und Weise, in der die durch Störung verursachte Kohärenz mit der Zeit abnimmt und das System vor der Störung in den Zustand zurückkehrt. Es ist ein wichtiger Effekt in der Molekular- und Atomspektroskopie und in der Physik kondensierter Materie von mesoskopischen Geräte.

Der Grund kann verstanden werden, indem die Leitung in Metallen als ein klassisches Phänomen mit Quanteneffekten beschrieben wird, die alle in eine effektive Masse eingebettet sind, die quantenmechanisch berechnet werden kann, ebenso wie der Widerstand , der als Streueffekt von Leitungselektronen angesehen werden kann . Wenn die Temperatur gesenkt und die Abmessungen des Geräts erheblich verringert werden, sollte dieses klassische Verhalten verschwinden und die Gesetze der Quantenmechanik sollten das Verhalten leitender Elektronen bestimmen, die als Wellen angesehen werden, die sich ohne jegliche Dissipation ballistisch im Leiter bewegen . Meistens beobachtet man dies. Es schien jedoch überraschend, dass die sogenannte Dephasierungszeit , dh die Zeit , die die leitenden Elektronen benötigen , um ihr Quantenverhalten zu verlieren, eher endlich als unendlich wird, wenn die Temperatur in mesoskopischen Geräten gegen Null geht und die Erwartungen der Theorie von Boris Altshuler , Arkady Aronov und David E. Khmelnitskii. Diese Art der Sättigung der Dephasierungszeit bei niedrigen Temperaturen ist ein offenes Problem, obwohl mehrere Vorschläge gemacht wurden.

Die Kohärenz einer Probe wird durch die nicht diagonalen Elemente einer Dichtematrix erklärt . Ein externes elektrisches oder magnetisches Feld kann Kohärenzen zwischen zwei Quantenzuständen in einer Probe erzeugen, wenn die Frequenz der Energielücke zwischen den beiden Zuständen entspricht. Die Kohärenz Bedingungen zerfallen mit der Dephasierungszeit oder Spin-Spin - Relaxationszeit , T 2 .

Nachdem in einer Probe durch Licht Kohärenz erzeugt wurde, sendet die Probe eine Polarisationswelle aus , deren Frequenz gleich ist und deren Phase vom einfallenden Licht invertiert ist. Zusätzlich wird die Probe durch das einfallende Licht angeregt und eine Population von Molekülen im angeregten Zustand erzeugt. Das durch die Probe hindurchtretende Licht wird aufgrund dieser beiden Prozesse absorbiert und durch ein Absorptionsspektrum ausgedrückt . Die Kohärenz nimmt mit der Zeitkonstante T 2 ab und die Intensität der Polarisationswelle wird verringert. Die Bevölkerung des angeregten Zustand zerfällt auch mit der Zeitkonstante der Längsrelaxationszeit , T 1 . Die Zeitkonstante T 2 ist normalerweise viel kleiner als T 1 , und die Bandbreite des Absorptionsspektrums wird durch die Fourier-Transformation mit diesen Zeitkonstanten in Beziehung gesetzt , so dass die Zeitkonstante T 2 einen Hauptbeitrag zur Bandbreite leistet. Die Zeitkonstante T 2 wurde mit ultraschneller zeitaufgelöster Spektroskopie direkt gemessen , beispielsweise in Photonenecho- Experimenten.

Wie hoch ist die Dephasierungsrate eines Partikels mit einer Energie E, wenn es einer schwankenden Umgebung mit einer Temperatur T ausgesetzt ist Was ist insbesondere die Dephasierungsrate nahe am Gleichgewicht ( E ~ T ) und was passiert in der Nulltemperaturgrenze Diese Frage hat die mesoskopische Gemeinschaft in den letzten zwei Jahrzehnten fasziniert (siehe Referenzen unten).

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Altshuler, BL; Aronov, AG; Khmelnitsky, DE (1982-12-30). "Auswirkungen von Elektron-Elektron-Kollisionen mit kleinen Energietransfers auf die Quantenlokalisierung" . Journal of Physics C: Festkörperphysik . 15 (36): 73677386. Bibcode : 1982JPhC ... 15.7367A . doi : 10.1088 / 0022-3719 / 15/36/018 . ISSN   0022-3719 .

Andere

Opiniones de nuestros usuarios

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