اثر تونل: در آستانه دنیای

اثر تونل یک پدیده شگفت انگیز است که از دیدگاه فیزیک کلاسیک کاملا غیرممکن است. اما در دنیای کوانتومی مرموز و مرموز، چند قانون دیگر از تعامل بین ماده و انرژی عمل می کند. اثر تونل فرایند غلبه بر یک ذره ابتدایی از یک مانع بالقوه است، به شرطی که انرژی آن کمتر از ارتفاع مانع باشد. این پدیده از طبیعت صرفا کوانتومی است و کاملا متضاد تمام قوانین و عقاید مکانیک کلاسیک است. جهان شگفت انگیزی که در آن زندگی می کنیم.

برای درک اینکه تونل زنی کوانتومی اثر است، بهترین راه استفاده از مثال یک توپ گلف است که با نیرویی به سوراخ راه اندازی شده است. در هر واحد زمان، انرژی کل توپ در مخالفت با نیروی بالقوه گرانش است. اگر فرض کنیم که انرژی جنبشی آن نیروی جاذبه پایین تر است ، این شی نمی تواند به طور مستقل سوراخ را ترک کند. اما این مطابق با قوانین فیزیک کلاسیک است. برای غلبه بر لبه fovea و ادامه مسیر آن، لزوما نیاز به یک حرکت اضافی جنبشی. بنابراین نیوتن بزرگ گفت:

در جهان کوانتومی وضعیت کمی متفاوت است. و اکنون فرض کنید ذره کوانتومی در سوراخ وجود دارد. در این مورد، این مسئله دیگر در مورد عمق جسمانی واقعی در زمین نیست، بلکه آنچه که فیزیکدانها به طور معمول "خوبی بالقوه" نامیده اند. یک آنالوگ از طرف فیزیکی وجود دارد - یک مانع انرژی. در اینجا وضعیت در راه اصلی ترین تغییر می کند. به منظور انتقال به اصطلاح کوانتومی و ذره در خارج از مانع، شرایط دیگری ضروری است.

اگر قدرت میدان انرژی بیرونی کمتر از انرژی بالقوه ذره باشد، آنگاه شانس واقعی برای غلبه بر مانع، صرف نظر از ارتفاع آن است. حتی اگر در درک فیزیک نیوتنی انرژی کوانتومی کافی نداشته باشد. این همان اثر تونلی است. او به شرح زیر عمل می کند. مکانیک کوانتومی با توصیف هر ذره، با استفاده از برخی از مقادیر فیزیکی مشخص نیست، بلکه با استفاده از یک تابع موج مرتبط با احتمال ذرات در یک نقطه خاص از فضا در هر واحد زمانی خاص قرار می گیرد.

هنگامی که یک ذره با معادله Schrodinger با مانع مواجه می شود احتمال برکناری این مانع را محاسبه می کنیم. از آنجا که این مانع نه تنها موجب جذب تابع موج می شود، بلکه به صورت غرقابی نیز خاموش می شود. به عبارت دیگر، در جهان کوانتومی هیچ مانعی غیر قابل نفوذ وجود ندارد، اما تنها شرایط اضافی وجود دارد که در آن ذره می تواند خارج از این موانع باشد. البته موانع مختلف، البته، با حرکت ذرات مواجه می شوند، اما به هیچ وجه جامد و مرزی غیر قابل نفوذ نیستند. به طور موقت، این یک نوع مرز بین دو جهان است - فیزیکی و پر انرژی.

اثر تونل دارای آنالوگ در فیزیک هسته ای است - خودکارآمدی یک اتم در یک میدان الکتریکی قدرتمند. نمونه هایی از تظاهرات تونل فیزیکی فراوان و حالت جامدات. این شامل انتشار خودکار الکترون ، مهاجرت الکترونهای واکنشی و همچنین اثراتی است که بر روی تماس دو ابررسانایی جدا شده توسط یک فیلم دی الکتریک نازک رخ می دهد. نقش مهمی در تونل زنی در تحقق فرآیندهای شیمیایی متعدد در شرایط دمایی کم و دمایی وجود دارد.