التحفيز المغناطيسي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

التحفيز المغناطيسي ظاهرة فيزيائية تُعرَّف بأنها تعزيز لكسر التناظر الديناميكي بواسطة مجال مغناطيسي خارجي في نظرية الحقل الكمومي ، وتُستخدم لوصف الجسيمات الكمومية ( شبه الكمومية) في فيزياء الجسيمات ، والفيزياء النووية ، وفيزياء المادة المكثفة . وتنتج هذه الظاهرة عن ميل المجال المغناطيسي القوي لتعزيز ارتباط الجسيمات ذات الشحنات المتعاكسة في حالات ارتباط. وينشأ التأثير التحفيزي من تقييد جزئي (تقليل الأبعاد) لحركة الجسيمات المشحونة في الاتجاهات العمودية على اتجاه المجال المغناطيسي. ويرتبط التحفيز المغناطيسي عادةً بالكسر التلقائي لتناظر النكهة أو التناظر الكيرالي في نظرية الحقل الكمومي، والذي يتعزز أو يُحفَّز بوجود مجال مغناطيسي خارجي.

وصف عام

تتمثل الآلية الأساسية وراء التحفيز المغناطيسي [ 1 ] في تقليل أبعاد الجسيمات المشحونة منخفضة الطاقة ذات اللف المغزلي 1/2 . [ 2 ] ونتيجةً لهذا التقليل، يوجد تعزيز قوي لتزاوج الجسيمات ومضاداتها، وهو المسؤول عن كسر التناظر. بالنسبة لنظريات القياس في فضاء-زمن ذي أبعاد 3+1، مثل الديناميكا الكهربائية الكمومية والديناميكا اللونية الكمومية ، يؤدي تقليل الأبعاد إلى ديناميكا فعالة منخفضة الطاقة ذات أبعاد (1+1). (هنا، يُكتب بُعد الزمكان على أنه D+1 لـ D اتجاهًا مكانيًا). بعبارة أخرى، يعكس تقليل الأبعاد حقيقة أن حركة الجسيمات المشحونة مقيدة (جزئيًا) في اتجاهين مكانيين متعامدين على المجال المغناطيسي. مع ذلك، فإن قيد الحركة المدارية وحده غير كافٍ (فعلى سبيل المثال، لا يوجد اختزال للأبعاد للجسيمات العددية المشحونة ذات اللف المغزلي 0، على الرغم من أن حركتها المدارية مقيدة بالطريقة نفسها). من المهم أيضًا أن يكون للفيرميونات لف مغزلي 1/2، وكما هو موضح في نظرية مؤشر أتياس-سينجر ، فإن أدنى مستويات طاقة لاندو لها مستقلة عن المجال المغناطيسي. (تتلاشى الطاقة المقابلة في حالة الجسيمات عديمة الكتلة). وهذا على النقيض من الطاقات في مستويات لاندو الأعلى، والتي تتناسب مع الجذر التربيعي للمجال المغناطيسي. لذلك، إذا كان المجال قويًا بما يكفي، فإن أدنى مستويات طاقة لاندو فقط هي التي يمكن الوصول إليها ديناميكيًا عند الطاقات المنخفضة. تنفصل مستويات طاقة لاندو الأعلى وتصبح غير ذات صلة تقريبًا. لظاهرة التحفيز المغناطيسي تطبيقات في فيزياء الجسيمات، والفيزياء النووية، وفيزياء المادة المكثفة.

التطبيقات

كسر التناظر الكيرالي في الديناميكا اللونية الكمومية

في نظرية الديناميكا اللونية الكمومية، يمكن تطبيق التحفيز المغناطيسي عندما تتعرض مادة الكواركات لحقول مغناطيسية شديدة القوة. [ 3 ] يمكن أن تؤدي هذه الحقول المغناطيسية القوية إلى تأثيرات أكثر وضوحًا لكسر التناظر الكيرالي ، مثل: (أ) زيادة قيمة المكثف الكيرالي، (ب) زيادة الكتلة الديناميكية (المكونة) للكواركات ، (ج) زيادة كتل الباريونات ، (د) تعديل ثابت اضمحلال البيون ، إلخ. وقد ازداد مؤخرًا النشاط للتحقق من تأثيرات التحفيز المغناطيسي في حالة وجود عدد كبير من الألوان، باستخدام تقنية تناظر AdS/CFT. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

تأثير هول الكمي في الجرافين

يمكن استخدام فكرة التحفيز المغناطيسي لتفسير رصد مستويات جديدة من تأثير هول الكمي في الجرافين في مجالات مغناطيسية قوية تتجاوز التسلسل الشاذ القياسي عند عوامل التعبئة ν=4(n+½) حيث n عدد صحيح. وتظهر مستويات تأثير هول الكمي الإضافية عند ν=0، ν=±1، ν=±3، وν=±4.

إن آلية التحفيز المغناطيسي في الأنظمة المستوية ذات الخصائص النسبية، مثل الجرافين، طبيعية للغاية. في الواقع، طُرحت هذه الآلية في الأصل لنموذج ثنائي الأبعاد (2+1)، وهو ما يُشابه إلى حد كبير النظرية الفعالة منخفضة الطاقة للجرافين المكتوبة بدلالة فرميونات ديراك عديمة الكتلة. [ 7 ] عند تطبيقها على طبقة واحدة من الجرافيت (أي الجرافين)، يُحفز التحفيز المغناطيسي انهيار تناظر داخلي تقريبي، وبالتالي، يُزيل التحلل الرباعي لمستويات لاندو. [ 8 ] [ 9 ] ويمكن إثبات حدوث ذلك بالنسبة للفيرميونات النسبية عديمة الكتلة ذات التفاعلات التنافرية الضعيفة. [ 10 ]

مراجع

  1. ↑ غوسينين، ف.ب.؛ ميرانسكي، ف.أ.؛ شوفكوفي، إ.أ. (1994). "تحفيز كسر تناظر النكهة الديناميكي بواسطة مجال مغناطيسي في بُعدين مكانيين وبعد واحد". رسائل المراجعة الفيزيائية . 73 (26): 3499-3502 . arXiv : hep-ph/9405262 . Bibcode : 1994PhRvL..73.3499G . doi : 10.1103/PhysRevLett.73.3499 . PMID 10057399 . 
  2. ↑ شوفكوفي، إيغور أ. (2013). "الحفز المغناطيسي: مراجعة". المادة المتفاعلة بقوة في المجالات المغناطيسية . سلسلة محاضرات في الفيزياء. المجلد 871. springer.com. الصفحات 13-49 . CiteSeerX 10.1.1.750.925 . doi : 10.1007/978-3-642-37305-3_2 . ISBN    978-3-642-37304-6. S2CID 118087122 . 
  3. ↑ ميرانسكي، ف.أ.؛ شوفكوفي، إ.أ. (15 أغسطس/آب 2002). "التحفيز المغناطيسي والحصر غير المتناحي في الديناميكا اللونية الكمومية". مجلة Physical Review D. 66 ( 4) 045006. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). arXiv : hep-ph/0205348 . Bibcode : 2002PhRvD..66d5006M . doi : 10.1103/physrevd.66.045006 . ISSN 0556-2821 . S2CID 8302462 .  
  4. ↑ فيليف، فيسلين ج؛ جونسون، كليفورد ف؛ راشكوف، رادوسلاف س؛ فيسواناثان، ك. سانكاران (2007-10-03). "نظرية المقياس الكبير المنكهة في مجال مغناطيسي خارجي" . مجلة فيزياء الطاقة العالية . 2007 (10): 019. arXiv : hep-th/0701001 . Bibcode : 2007JHEP...10..019F . doi : 10.1088/1126-6708/2007/10/019 . ISSN 1029-8479 . 
  5. ↑ بريس، فلوريان؛ ريبان، أنطون؛ شميت، أندرياس (2011). "التحفيز المغناطيسي العكسي في المادة الهولوغرافية الكثيفة" . مجلة فيزياء الطاقة العالية . 2011 (3): 033. arXiv : 1012.4785 . Bibcode : 2011JHEP...03..033P . doi : 10.1007/jhep03(2011)033 . ISSN 1029-8479 . 
  6. ↑ فيليف، فيسيلين؛ راشكوف، رادوسلاف (2010). "التحفيز المغناطيسي لكسر التناظر الكيرالي: منظور هولوغرافي" . التقدم في فيزياء الطاقة العالية . 2010. هنداوي المحدودة: 1-56 . arXiv : 1010.0444 . doi : 10.1155/2010/473206 . ISSN 1687-7357 . 
  7. ^ غيغاواط سيمينوف، فيز. القس ليت. 53، 2449–2452 (1984)
  8. ↑ DV Khveshchenko, Phys. Rev. Lett. 87, 206401 (2001) , cond-mat/0106261
  9. ↑ EV Gorbar، VP Gusynin، VA Miransky، و IA Sovkovy، Phys. القس ب 66, 045108 (2002) , cond-mat/0202422
  10. ↑ غوردون دبليو. سيمينوف وفاي تشو، مجلة فيزياء الطاقة العالية 1107:037، 2011 ، arXiv:1104.4714