יקיר אהרונוב (Yakir Aharonov)

יקיר אהרונוב (Yakir Aharonov) זוכה פרס וולף בפיזיקה - 1998
יקיר אהרונוב (Yakir Aharonov)

פרס וולף בפיסיקה תשנ"ח- 1998 

 


יקיר אהרונוב (Yakir Aharonov)

אוניברסיטת תל-אביב
תל-אביב, ישראל
ואוניברסיטת דרום קרוליינה
קולומביה, דרום קרוליינה, ארה'ב

סר מייקל ו´ ברי (Sir Michael V. Berry)
אוניברסיטת בריסטול
בריסטול, בריטניה

על הגילוי של פאזות גיאומטריות וטופולוגיות במכניקה הקוואנטית, ובמיוחד על הגילויים של אפקט אהרונוב-בוהם ושל הפאזה של ברי, וההבנה של השפעת אפקטים אלה בתחומים מגוונים של הפיסיקה.

לעבודותיהם של פרופסור יקיר אהרונוב ופרופסור מייקל ברי על הפאזות הקוואנטיות הייתה השפעה רבה על התפתחויות רבות בפיסיקה בשלושים השנים האחרונות, בתחומים מגוונים כמו אופטיקה, פיסיקה גרעינית, פיסיקה של נוזלים, כימיה, פיסיקה מולקולרית, פיסיקת המיתרים, גרוויטציה, קוסמולוגיה, פיסיקה של המצב המוצק, יסודות המכניקה הקוואנטית, ולאחרונה גם ניסיונות לפיתוח מחשבים קוואנטיים. דוגמאות מרשימות במיוחד של המגוון וההשפעה של עבודותיהם כוללות את ההבנה של קוהרנטיות פונקציות הגל במערכות אופטיות ואלקטרוניות, של אפקט הול Hall)) הקוואנטי, של הקוואנטיזציה של קווי שטף מגנטי ושל הזרמים במתכות נורמליות ובמוליכי-על ושל ההתפתחות הכאוטית של מערכות קוואנטיות.

האפקט הבסיסי של יקיר אהרונוב ושל דוד בוהם המנוח, שנתגלה בשנת 1959, עוסק בחלקיק קוואנטי (למשל אלקטרון) שנע באופן קוואנטי משני הצדדים של גליל המכיל שטף מגנטי. האלקטרון מוגבל לנוע באזורים שבהם אין שום שטף מגנטי. למרות זאת, קיים באזורים אלה שדה פוטנציאל וקטורי, שבגללו יש לפונקציות הגל, המתארות את החלקיק משני צדי הגליל, פאזות שונות. ההתאבכות בין שתי פונקציות גל אלה בצדו השני של הגליל, וממילא גם התוצאות של מדידות לגילוי החלקיק שם, תלויות בשטף המגנטי (למרות שהחלקיק נע באזור שבו לא קיים שטף כזה!). קיומו של אפקט אהרונוב-בוהם, שמבוסס על האופי הלא-לוקאלי של המכניקה הקוואנטית ועל החשיבות של התאבכות בין גלים במכניקה הזאת, דורש משום כך תיקון בסיסי בחשיבה המבוססת על אפקטים של המכניקה הקלאסית. מהפכה מחשבתית זאת נמצאת עדיין במרכזם של דיונים בסיסיים רבים.

בשנת 1984 הראה מייקל ברי כי המשפט האדיאבאטי של המכניקה הקלאסית והקוואנטית איננו שלם; המכניקה הקוואנטית יכולה לפתח 'פאזה גיאומטרית', התלויה רק בגיאומטריה של מרחב הפאראמטרים ושל המסלול שדרכו מתבצעת התנועה האדיאבאטית. הפאזה הקרויה של שמו של ברי, המהווה הכללה של אפקט אהרונוב-בוהם, היא היום חלק אינטגראלי של המכניקה הקוואנטית המודרנית. משתמשים בה תכופות בפיסיקה של החומר המעובה (למשל להבנת קוואנטיזציה של שטף מגנטי, הולוגרפיות אלקטרוניות, וקיטוב חשמלי בחומרים פרואלקטריים). מעבר לזאת, הפאזה של ברי שימשה לאיחוד אספקטים גיאומטריים וטופולוגיים בשטחים מגוונים של המדע, ובכללם תורת השדות, תורת המיתרים, גרוויטציה, מכניקה וכימיה פיסיקלית.

למרות שהפאזה הגיאומטרית והטופולוגית מוסיפות להיות מושגים מופשטים קשים להבנה אינטואיטיבית, הם מהווים היום מרכיבים חיוניים לפיתוח מערכות שימושיות, כגון התקנים אלקטרוניים מיקרוניים והתקנים מגנטיים של מוליכי-על המבוססים על התאבכות קוואנטית.