אפקט אהרונוב-בוהם

''אפקט אהרונוב-בוהם'' הוא תופעה במכניקת הקוונטים שבה חלקיק טעון מושפע משדות אלקטרומגנטיים באזורים שהוא לא עובר בהם כלל. משמעות הדבר היא שידע על השדה הקלאסי במקום שבו החלקיק נמצא לא מספיק כדי לנבא את התנהגותו הקוונטית.

האפקט ניבא מוקדם על ידי אהרנברג וסידאי ב-1949 ונחקר שוב ב-1959 על ידי יקיר אהרונוב ודייוויד בוהם. ב-2010 זכה המקום בתשומת לב כאחד מפלאי תורת הקוונטים.

בגרסה המגנטית של האפקט מופע (phase) של פונקציית הגל, כלומר השלב של גל הקוונטי, משתנה בגלל הפוטנציאל הווקטורי A, גם כאשר השדה המגנטי B אפס במקום בו החלקיק נע. בניסוי טיפוסי שממחיש זאת מכניסים סולנואיד גלילי בין שני מסלולים של אלקטרונים. הסולנואיד איכול את השדה שבתוכו, כך שמחוץ לו B≈0, אבל הפוטנציאל הווקטורי מחוץ לסולנואיד עדיין משפיע. ההפרש במופע בין המסלולים משנה את תבנית ההתאבכות שנוצרת על המסך.

הרעיון קשור גם לקוונטיזציה של השטף במוליכי-על: דרישת ערך יחיד של פונקציית הגל סביב לולאה סגורה מאלצת את השטף להיות כפולה שלמה של קוונטת השטף.

האפקט הושג בניסויים מדויקים, למשל אישרו זאת בדיקה שערך Osakabe ועמיתיו בשנות ה-80. מאז נמצאו הופעות דומות בטבעות מתכת ובננו-מבנים כמו שפופרות פחמן.

''אפקט אהרונוב-בוהם'' אומר שלחלקיק כמו אלקטרון יכולה להיות השפעה ממקום שהוא לא נוגע בו. זה קורה בגלל משהו שנקרא פוטנציאל. פוטנציאל הוא כמו מידע על השדה, גם אם השדה עצמו לא נמצא שם.

ניסוי פשוט: שמים סולנואיד (גליל עם זרם חשמל) בין שני מסלולים של אלקטרונים. הסולנואיד שומר את השדה המגנטי בפנים. מחוץ לסולנואיד השדה כמעט אפס. למרות זאת, גלי האלקטרונים מסתדרים אחרת ומייצרים דוגמה שונה על המסך. זאת כי הפוטנציאל שינה את "השלב" של הגלים.

קיים גם אפקט חשמלי. אם שני מסלולים עוברים באזורים עם פוטנציאל חשמלי שונה, אך בלי שדה חשמלי, עוד יכול להיווצר הבדל בשלבי הגלים. זה נצפה גם בניסויים.

ניסויים אישרו את התופעה. זה מראה שהקוונטים מתנהגים קצת שונה מהציפייה הקלאסית, ופעמים רבות עובדה זו חשובה בטכנולוגיות מיקרוסקופיות ומוליכים.