Colóquio 16/06/2023: Efeito Aharonov-Bohm, topologia e a localidade das interações eletromagnéticas

Todo o eletromagnetismo clássico pode ser descrito em termos de interações locais entre cargas elétricas e o campo eletromagnético. Mas em um experimento de interferência quântica em que os caminhos possíveis de partículas carregadas passam por um lado ou por outro de um solenóide com um campo magnético em seu interior, o padrão de interferência depende do fluxo magnético no solenóide, mesmo que as partículas só se propaguem onde o campo é nulo. Esse é o efeito Aharonov-Bohm (AB) magnético, que depende da topologia do campo magnético no espaço. O efeito normalmente é interpretado como sendo o resultado de interações locais das partículas com o potencial vetor ou de interações não-locais das partículas com o campo magnético. Discutirei como o fenômeno pode ser descrito localmente com o campo eletromagnético quantizado, em termos de trocas de fótons entre as partículas e o solenóide. Também discutirei a topologia do efeito AB elétrico, em que as partículas quânticas são submetidas a diferentes potenciais elétricos nas possíveis trajetórias, sempre se propagando onde o campo é nulo. Mostrarei como o efeito depende da topologia do campo elétrico no espaço-tempo. Finalmente, introduzirei um novo esquema AB, em que a corrente em um solenóide varia enquanto a função de onda da partícula quântica está superposta dentro de 2 gaiolas de Faraday. Mostrarei que uma diferença de fase AB aparece mesmo que os caminhos do interferômetro não envolvam um fluxo magnético, em um efeito topológico no espaço-tempo.