Tunnel effekt: på verdens ende

Tunnel effekt er et fantastisk fenomen,helt umulig ut fra klassisk fysikk. Men i den mystiske og mystiske kvanteverdenen opererer flere andre samspillslag mellom materie og energi. Tunnel-effekten er prosessen med å overvinne en elementær partikkel av en potensiell barriere, forutsatt at energien er mindre enn hindringenes høyde. Dette fenomenet er av rent kvantum og er helt i strid med alle lover og dogmer i klassisk mekanikk. Jo mer overraskende verden vi lever i.

For å forstå hva en quantum tunneling effekt er,Det er best å bruke eksemplet på en golfball, lansert med litt kraft i hullet. I en hvilken som helst tidsenhet er ballens totale energi i motsetning til den potensielle tyngdekraften. Hvis vi antar at dens kinetiske energi er dårligere enn tyngdekraften, kan dette objektet ikke selvstendig forlate hullet. Men dette er i samsvar med lovene i klassisk fysikk. For å overvinne kanten av fovea og fortsette sin bane, vil den nødvendigvis trenge en ekstra kinetisk impuls. Så sa den store Newton.

I kvanteverdenen er situasjonen noe annerledes. Og nå la oss anta at det var en kvantepartikkel i hullet. I dette tilfellet vil det ikke lenger være et spørsmål om ekte fysisk fordybelse på jorden, men av hvilke fysikere blir det konvensjonelt kalt en "potensiell brønn". Denne størrelsen har en analog av den fysiske siden - energibarrieren. Her endres situasjonen på den mest kardinale måten. For at den såkalte kvanteovergangen skal skje og partikkelen skal være utenfor barrieren, er det nødvendig med en annen tilstand.

Hvis styrken til det eksterne energifeltetmindre potensiell energi av partikkelen, så har den en reell sjanse til å overvinne barrieren uavhengig av høyden. Selv om hun ikke har nok kinetisk energi i forståelsen av newtonsk fysikk. Dette er den samme tunnel-effekten. Han arbeider som følger. Kvantemekanikk karakteristisk beskrivelse av eventuelle partikler som ikke er av noen fysiske størrelser, og av bølge funksjon i forbindelse med sannsynligheten av partikkel sted i et bestemt punkt i rommet i hver enkelt tidsenheten.

Når en partikkel kolliderer med en viss barriere medVed å bruke Schrödinger-ligningen kan man beregne sannsynligheten for å overvinne dette hinderet. Siden barrieren ikke bare energisk absorberer bølgefunksjonen, slokkes den også eksponentielt. Med andre ord, i kvanteverdenen er det ingen uoverstigelige hindringer, og det er bare ytterligere betingelser under hvilke en partikkel kan være utenfor disse barrierer. Ulike hindringer, selvfølgelig, forstyrrer partikkelbevegelsen, men er på ingen måte solid ugjennomtrengelige grenser. Forutsatt at dette er en slags grenseland mellom to verdener - fysisk og energisk.

Tunnel-effekten har sin analog i atomkraftfysikk - autojonisering av et atom i et kraftig elektrisk felt. Eksempler på manifestasjoner av tunneling florerer og solid-state fysikk. Disse inkluderer feltutslipp, migrasjon av valenselektroner, samt effekter som oppstår ved kontakt med to superledere separert av en tynn dielektrisk film. En viktig rolle spilles av tunneling i realiseringen av en rekke kjemiske prosesser under forhold med lave og kryogene temperaturer.

</ p>>