December 03 2016 15:38:50
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Нейтронная оптика
Физические основы информации

Нейтронная оптика – раздел нейтронной физики, в котором изучаются взаимодействия медленных нейтронов со средой, электромагнитными и гравитационными полями. Если длина волны де Бройля нейтрона сравнения с межатомным расстоянием, существует определенная аналогия между распространением в среде фотонов и нейтронов. Для нейтронных пучков наблюдается такие волновые явления как отражение и преломление на границе вакуум – кристалл, дифракция на неоднородностях и периодических структурах, интерференция. В отличие от фотонов нейтроны обладают массой покоя и магнитным моментом, а при движении в среде в основном взаимодействуют с атомными ядрами. С учетом усредненного по объему вещества потенциала взаимодействия с ядрами, внешних магнитного и гравитационного полей показатель преломления среды для нейтронов описывается выражением

img757

где υ – скорость нейтронов в вакууме, υ1 – скорость нейтронов в среде, Е – кинетическая энергия нейтронов в вакууме, Е1 – кинетическая энергия нейтронов в среде, N – концентрация ядер атомов вещества, – когерентная длина рассеяния нейтронов ядрами атомов среды, mn – масса нейтрона, μn – магнитный момент нейтрона, знаки ± соответствуют двум возможным ориентациям магнитного момента относительно вектора магнитной индукции img758, g – ускорение свободного падения, h – высота над поверхностью земли.

Лекция №14

Макроскопические квантовые эффекты


  1. Квантовая метрология.

  2. Сверхпроводимость. Критическая температура. Сверхпроводники I и II рода. Высокотемпературная сверхпроводимость.

  3. Эффект Мейснера. Критическое  магнитное поле. Квантование магнитного потока.

  4. Эффект Джозефсона. Сверхпроводящие интерферометры. Измерение фундаментальных физических постоянных. Эталон напряжения.

  5. Квантовые размерные эффекты.

  6. Квантовый эффект Холла. Эталон сопротивления.


Квантовая метрология – совокупность методов, базирующихся на квантовой физике и использующих для решения метрологических задач квантовые свойства макроскопических систем или связь между макроскопическими величинами и характеристиками квантовых микроскопических систем. Примером квантового состояния макроскопического системы является сверхпроводящее состояние проводника. Соотношение img759 устанавливает связь между характеристиками квантовой микроскопической системой – атомом и макроскопической величиной – частотой электромагнитного излучения. Преимущества квантовой метрологии основаны на тождественности элементарных частиц и универсальности законов квантовых явлений, содержащих только фундаментальные физические постоянные. Точность квантовой метрологии принципиально ограничивается лишь соотношением неопределенностей. Проблемы современной квантовой метрологии связаны с разработкой квантовой теории измерений, использованием явлений сверхпроводимости и сверхтекучести, размерных квантовых эффектов в твердых телах, эффектов квантовой теории поля, анализ абсолютных пределов точности измерений, обусловленных свойствами стабильности фундаментальных физических постоянных и квантовых объектов.

Атом водорода является фундаментальной квантовой системой, исследование спектров которой играет важную роль в развитии метрологии. В настоящее время для метрологических целей используются высоковозбужденные (ридберговские) состояния атома водорода, а также искусственно созданные водородоподобные атомы. К ним относятся мезаатомы,где один из электронов замещен отрицательно заряженным мюоном или адроном. Благодаря относительно большой массе этих частиц радиусы их орбит оказываются меньше радиуса атомного ядра, что позволяет исследовать его строение. Другими искусственными атомами являются мюоний – связанная система из электрона и положительно заряженного мюона с временем жизни ~2,2мкс и позитроний – связанная система из электрона и позитрона, где нет сильного взаимодействия и можно с высокой точностью проверить квантовую теорию электромагнитного взаимодействия.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,191,141 уникальных посетителей