Učinek predora: na robu svetov

Učinek predora: na robu svetov
Učinek predora: na robu svetov
Anonim

Učinek tunela je neverjeten pojav, popolnoma nemogoč z vidika klasične fizike. Toda v skrivnostnem in skrivnostnem kvantnem svetu obstajajo nekoliko drugačni zakoni interakcije snovi in energije. Učinek tunela je proces premagovanja določene potencialne pregrade z elementarnim delcem, pod pogojem, da je njegova energija manjša od višine pregrade. Ta pojav ima izključno kvantno naravo in je popolnoma v nasprotju z vsemi zakoni in dogmami klasične mehanike. Bolj neverjeten je svet, v katerem živimo.

tunelski učinek
tunelski učinek

Da bi razumeli, kaj je učinek kvantnega tunela, je najbolje uporabiti primer žogice za golf, ki jo z nekaj sile izstrelijo v luknjo. V kateri koli enoti časa je skupna energija žoge v nasprotju s potencialno silo gravitacije. Če predpostavimo, da je njegova kinetična energija slabša od sile gravitacije, potem je navedenopredmet ne bo mogel sam zapustiti luknje. Toda to je v skladu z zakoni klasične fizike. Da bi premagal rob jame in nadaljeval svojo pot, bo zagotovo potreboval dodaten kinetični impulz. Tako je govoril veliki Newton.

Učinek kvantnega tunela
Učinek kvantnega tunela

V kvantnem svetu so stvari nekoliko drugačne. Zdaj pa predpostavimo, da je v luknji kvantni delec. V tem primeru ne bomo več govorili o pravi fizični poglobitvi v zemljo, temveč o tem, čemur fiziki konvencionalno pravijo »potencialna luknja«. Ta vrednost ima tudi analog fizične plošče - energijsko pregrado. Tu se stanje dramatično spremeni. Da se zgodi tako imenovani kvantni prehod in da je delec zunaj pregrade, je potreben še en pogoj.

Če je intenzivnost zunanjega energijskega polja manjša od potencialne energije delca, potem ima resnično možnost, da premaga pregrado ne glede na svojo višino. Tudi če nima dovolj kinetične energije v razumevanju Newtonove fizike. To je isti učinek tunela. Deluje na naslednji način. Za kvantno mehaniko je značilen opis katerega koli delca ne s pomočjo nekaterih fizikalnih veličin, temveč z valovno funkcijo, povezano z verjetnostjo, da se delec nahaja na določeni točki v prostoru v vsaki določeni enoti časa.

Kvantni prehod
Kvantni prehod

Ko delec trči v določeno pregrado, lahko z uporabo Schrödingerjeve enačbe izračunate verjetnost, da boste to oviro premagali. Ker ovira ni samo energijskoabsorbira valovno funkcijo, vendar jo tudi eksponentno duši. Z drugimi besedami, v kvantnem svetu ni nepremostljivih ovir, ampak le dodatni pogoji, pod katerimi je delec lahko izven teh ovir. Različne ovire seveda ovirajo gibanje delcev, nikakor pa niso trdne nepregledne meje. Relativno gledano je to nekakšna meja med dvema svetovoma – fizičnim in energetskim.

Učinek tunela ima svoj analog v jedrski fiziki - avtoionizacija atoma v močnem električnem polju. Tudi fizika trdnega stanja je bogata s primeri manifestacije tuneliranja. Ti vključujejo poljsko emisijo, migracijo valenčnih elektronov, pa tudi učinke, ki nastanejo ob stiku dveh superprevodnikov, ločenih s tankim dielektričnim filmom. Predor igra izjemno vlogo pri izvajanju številnih kemičnih procesov pri nizkih in kriogenih temperaturah.

Priporočena: