L’Effetto Aharonov-Bohm: Definizione e Storia
L’Effetto Aharonov-Bohm è un fenomeno quantistico che descrive l’influenza di campi elettromagnetici su particelle cariche, senza che queste ultime interagiscano fisicamente con i campi stessi. Questo effetto prende il nome dai fisici Yakir Aharonov e David Bohm, che lo hanno teorizzato per la prima volta nel 1959.
La scoperta di Aharonov e Bohm è stata sorprendente, in quanto contraddiceva l’idea comune che solo le particelle che interagiscono fisicamente con i campi elettromagnetici ne avrebbero subito gli effetti. Invece, i due scienziati hanno dimostrato che anche particelle cariche che si muovono in una regione priva di campo elettromagnetico possono essere influenzate da campi situati altrove, come un “fantasma” che agisce da lontano. Questo effetto ha avuto un impatto significativo sulla fisica quantistica, soprattutto per quanto riguarda il concetto di gauge invariance.
Esempi dell’Effetto Aharonov-Bohm
L’Effetto Aharonov-Bohm può essere osservato in vari contesti, ad esempio nella diffrazione di elettroni su una doppia fenditura posta in un campo magnetico esterno. In questo caso, anche se i campi magnetici sono confinati alla zona tra le fenditure, gli elettroni che passano nella zona esterna subiscono l’effetto Aharonov-Bohm e mostrano una variazione di fase che influenza il loro comportamento interferenziale.
Un altro esempio può essere l’effetto Aharonov-Bohm in un anello di conduzione, dove una particella carica che si muove attorno all’anello può subire l’effetto del campo magnetico presente all’interno dell’anello stesso, anche se non entra mai in contatto diretto con esso.
Interpretazioni dell’Effetto Aharonov-Bohm
L’interpretazione dell’Effetto Aharonov-Bohm ha generato numerose teorie e dibattiti. Secondo l’interpretazione di Bohm, l’effetto è spiegabile tramite la presenza di una “forza magnetica potenziale” che agisce sui campi magnetici, senza coinvolgere direttamente le particelle cariche. Altri fisici, come Feynman, hanno invece proposto una spiegazione in termini di onde di probabilità quantistiche, che descrivono il comportamento delle particelle in modo non deterministico.
Applicazioni dell’Effetto Aharonov-Bohm
L’Effetto Aharonov-Bohm ha trovato applicazioni in svariati campi della fisica, dalla teoria delle stringhe alla fisica delle particelle. Ad esempio, l’effetto è stato sfruttato per la creazione di dispositivi quantistici come i “qubit topologici”, che sfruttano la topologia spaziale per proteggere l’informazione quantistica dalla decoerenza. Inoltre, l’effetto ha anche un importante ruolo nella comprensione di fenomeni come il tunneling quantistico e l’effetto casimir.
