Tonnel-effek: op die rand van wêrelde

Tonnel-effek: op die rand van wêrelde
Tonnel-effek: op die rand van wêrelde
Anonim

Die tonnel-effek is 'n wonderlike verskynsel, heeltemal onmoontlik vanuit die oogpunt van klassieke fisika. Maar in die geheimsinnige en geheimsinnige kwantumwêreld is daar ietwat verskillende wette van die interaksie van materie en energie. Die tonnel-effek is 'n proses om 'n sekere potensiële versperring deur 'n elementêre deeltjie te oorkom, mits die energie daarvan minder is as die hoogte van die versperring. Hierdie verskynsel het 'n uitsluitlik kwantumaard en weerspreek heeltemal al die wette en dogmas van klassieke meganika. Hoe ongeloofliker die wêreld waarin ons leef.

tonnel effek
tonnel effek

Om te verstaan wat die kwantumtonnel-effek is, is dit die beste om die voorbeeld te gebruik van 'n gholfbal wat met 'n mate van krag in die gat gelanseer word. Op enige tydseenheid is die totale energie van die bal in opposisie met die potensiële swaartekrag. As ons aanvaar dat die kinetiese energie daarvan minderwaardig is as die swaartekrag, dan is die aangeduidedie voorwerp sal nie die gat op sy eie kan verlaat nie. Maar dit is in ooreenstemming met die wette van klassieke fisika. Om die rand van die fossa te oorkom en voort te gaan op sy pad, sal dit beslis 'n bykomende kinetiese impuls nodig hê. So het die groot Newton gepraat.

Kwantum tonnel effek
Kwantum tonnel effek

In die kwantumwêreld is dinge ietwat anders. Kom ons neem nou aan dat daar 'n kwantumdeeltjie in die gat is. In hierdie geval sal ons nie meer praat van 'n werklike fisiese verdieping in die aarde nie, maar van wat fisici konvensioneel 'n "potensiële gat" noem. Hierdie waarde het ook 'n analoog van die fisiese bord - 'n energieversperring. Dit is waar die situasie dramaties verander. Vir die sogenaamde kwantumoorgang om plaas te vind en die deeltjie om buite die versperring te wees, is 'n ander toestand nodig.

As die intensiteit van die eksterne energieveld minder is as die potensiële energie van die deeltjie, dan het dit 'n werklike kans om die versperring te oorkom, ongeag sy hoogte. Selfs al het dit nie genoeg kinetiese energie in die begrip van Newtonse fisika nie. Dit is dieselfde tonnel-effek. Dit werk soos volg. Kwantummeganika word gekenmerk deur die beskrywing van enige deeltjie nie met behulp van sekere fisiese hoeveelhede nie, maar deur middel van 'n golffunksie wat geassosieer word met die waarskynlikheid dat die deeltjie op 'n sekere punt in die ruimte in elke spesifieke tydseenheid geleë is.

Kwantumoorgang
Kwantumoorgang

Wanneer 'n deeltjie teen 'n sekere versperring bots, met behulp van die Schrödinger-vergelyking, kan jy die waarskynlikheid bereken om hierdie versperring te oorkom. Aangesien die versperring nie net energiek is nieabsorbeer die golffunksie, maar demp dit ook eksponensieel. Met ander woorde, daar is geen onoorkomelike struikelblokke in die kwantumwêreld nie, maar slegs bykomende toestande waaronder 'n deeltjie buite hierdie hindernisse kan wees. Verskeie struikelblokke belemmer natuurlik die beweging van deeltjies, maar is geensins soliede ondeurdringbare grense nie. Relatief gesproke is dit 'n soort grenslyn tussen twee wêrelde - fisies en energie.

Die tonnel-effek het sy analoog in kernfisika - die outo-ionisasie van 'n atoom in 'n kragtige elektriese veld. Vastetoestandfisika is ook vol voorbeelde van die manifestasie van tonnel. Dit sluit in veldemissie, migrasie van valenselektrone, sowel as effekte wat ontstaan by die kontak van twee supergeleiers geskei deur 'n dun diëlektriese film. Tonneling speel 'n uitsonderlike rol in die implementering van talle chemiese prosesse by lae en kriogene temperature.

Aanbeveel: