Mesoskooppinen fysiikka

Mesoskooppinen fysiikka on tiiviin aineen fysiikan aliosa-alue, joka tarkastelee mikroskooppisen atomimaailman ja makroskooppisen arkimaailman välissä (mesos=välissä kreikan kielellä) olevia ilmiöitä. Tyypillisesti tarkastellaan kuinka kvanttimekaaniset atomitason ilmiöt muuttuvat klassisiksi rakenteen koon kasvaessa. Tavallisesti mesoskooppisessa fysiikassa suurin osa atomeista aikaansaa tarkastelluille hiukkasille klassisen keskeiskentän, jossa ilmiöt saattavat silti olla kvanttimekaanisia - esimerkkinä elektronien aaltoluonteesta johtuvat interferenssi-ilmiöt.

Esimerkki mesoskooppisesta ilmiöstä on Youngin kaksoisrakokoe, jossa kaksoisraon tuottavia atomeja voidaan hyvin kuvata klassisena potentiaalina, kun taas sen läpi menevä hiukkanen (valon fotoni, elektroni tai jokin muu hiukkanen) käyttäytyy kvanttimekaanisesti.

Tyypillisesti mesoskooppisen ja makroskooppisen fysiikan rajapintaa kuvaavat erilaiset pituusskaalat. Kun rakenteen pituus on suurempi kuin kyseinen pituusskaala, kvanttimekaaniset ilmiöt häviävät ja systeemiä voidaan kuvailla täysin klassisesti. Esimerkiksi sähkönjohteissa olennainen pituusskaala on vaihekoherenssipituus ${\displaystyle \ell _{\phi }}$, joka riippuu lämpötilasta. Huoneenlämpötilassa ${\displaystyle \ell _{\phi }}$ on tyypillisesti vain joitain nanometrejä, mutta 1 kelvinin lämpötilassa se voi olla useita mikrometrejä. Tämän vuoksi mesoskooppisia ilmiöitä tutkitaan usein nanofysiikan rakenteissa ja/tai matalissa lämpötiloissa.

Katso myös

• Nanoteknologia