Tese de Doutorado #352 – Raul Corrêa Silva – 27/02/2019
Quantum interference of force, Hanbury Brown and Twiss interference with electrons, and photon reflection by a quantum mirror
Autor: Raul Corrêa Silva
Banca Examinadora
Prof. Pablo Lima Saldanha (Orientador)
DF/UFMG
Prof. Reinaldo Oliveira Vianna
DF/UFMG
Prof. Leonardo Teixeira Neves
DF/UFMG
Prof. Stephen Patrick Walborn
IF/UFRJ
Dra. Gabriela Barreto Lemos
IIP/UFRN
Orientação
Prof. Pablo Lima Saldanha (Orientador)
DF/UFMG
Resumo do Trabalho
| A presente tese apresenta trabalhos realizados em três assuntos. O primeiro assunto tratado diz respeito a interferência quântica. Mostramos que uma partícula quântica em um interferômetro Mach-Zehnder, sob a ação de uma força positiva em um dos braços do interferômetro e uma força nula no outro, pode receber na média uma transferência de momento negativa quando sai do interferômetro por uma porta específica. Nesse cenário, um conjunto de partículas pode na média ganhar momento no sentido oposto ao da força aplicada devido a interferência quântica, um comportamento sem análogo clássico. Chamamos esse efeito de “interferência quântica de força”, e apresentamos três possibilidades de implementação experimental para detectar tal efeito, com elétrons ou nêutrons em um interferômetro Mach-Zehnder, e com átomos de um condensado de Bose-Einstein. Em seguida discutimos o caso de dois elétrons propagando no mesmo interferômetro Mach-Zehnder e mostramos que, devido ao mesmo efeito de interferência quântica de força, os dois elétrons podem sofrer uma atração efetiva. O segundo assunto tratado é o desenvolvimento de uma proposta experimental para detectar interferência de Hanbury Brown e Twiss com elétrons se propagando no espaço livre. Recentemente surgiram dúvidas sobre experimentos do tipo realizados anteriormente, cujos resultados podem ser explicados como causados por repulsão Coulombiana ao invés de um efeito de interferência de duas partículas. Na nossa proposta, os dois efeitos podem ser diferenciados claramente, o que abre caminho para o desenvolvimento de uma técnica de imagem com fontes incoerentes de elétrons. Finalmente, o terceiro assunto diz respeito à derivação por primeiros princípios do momento trocado entre um fóton e um espelho quântico após o primeiro ser refletido pelo segundo. Para isso, usamos as condições de contorno impostas pela superfície do espelho sobre a equação de onda do fóton. Mostramos que o sistema em geral termina em um estado emaranhado, a menos que a incerteza em posição do espelho seja muito menor do que o comprimento de onda do fóton, caso em que o espelho se comporta classicamente. O nosso tratamento leva diretamente à conclusão de que o momento do fóton é ħk, e isso nos permite dar uma contribuição ao histórico debate Abraham-Minkowski sobre o momento da luz em um meio material. A configuração que usamos revela o momento de Minkowski, em que o momento da luz é proporcional ao índice de refração do meio. |