Efekt tunela: na rubu svjetova

Efekt tunela je nevjerojatna pojava, apsolutno nemoguće s gledišta klasične fizike. No, u tajanstvenom i tajnovitom kvantnom svijetu, djeluje još nekoliko zakona interakcije materije i energije. Efekt tunela je proces prevladavanja elementarna čestica

Da biste shvatili kakav je efekt kvantnog tunela, najbolji način je da koristite primjer golf kugle pokrenute s nekom silom u rupu. U bilo kojoj jedinici vremena, ukupna energija lopte je suprotna potencijalnoj snazi ​​gravitacije. Pretpostavljajući da je njegov kinetička energija daje snagu gravitacije, onda taj predmet ne može samostalno napustiti rupu. Ali to je u skladu sa zakonima klasične fizike. Kako bi se prevladao rub fovee i nastavio svoj put, nužno će trebati dodatni kinetički impuls. Stoga je rekao veliki Newton.

U kvantnom svijetu stanje je nešto drugačije. A sada pretpostavimo da je u rupe postojala kvantna čestica. U ovom slučaju, više neće biti pitanje stvarnog fizičkog produbljivanja na Zemlji, nego onoga što fizičari konvencionalno nazivaju "potencijalnim dobro". Ova veličina ima analogiju fizičke strane - energetsku barijeru. Ovdje se situacija mijenja na većini kardinala. Kako bi se dogodio takozvani kvantni prijelaz i da čestica bude izvan barijere, potrebno je još jedno stanje.

Ako je snaga vanjskog energetskog polja manja od potencijalne energije čestica, onda ima prave šanse razbiti barijeru bez obzira na visinu. Čak i ako nema dovoljno kinetičke energije u razumijevanju Newtonove fizike. To je isti učinak tunela. On radi kako slijedi. Kvantna mehanika karakterističan opis bilo čestica ne preko nekih fizikalnih veličina i po funkciji valova povezanih s vjerojatnošću od položaja čestice u određenom trenutku u prostoru u svakom konkretnom jedinici vremena.

U sudaru čestica s određenom preprekom pomoću Schrödinger jednadžbe možemo izračunati vjerojatnost prevladavanja ovu prepreku. Budući da barijera ne samo da apsorbira energiju valna funkcija, ali i eksponencijalno ga ugasi. Drugim riječima, u kvantnom svijetu, ne postoji nepremostiva prepreka, ali samo dodatni uvjeti pod kojima se čestice mogu biti izvan tih barijera. Razne prepreke, naravno, ometaju kretanje čestica, ali nikako nisu čvrste, neprobojne granice. Uvjetno govoreći, to je svojevrsna granica između dva svijeta - fizičkog i energetskog.

Efekt tunela ima svoj analog u nuklearnoj fizici - autoionizaciju atoma u jakom električnom polju. Primjeri manifestacija obilaska tunela i fizike čvrstog stanja. To uključuje automatsku emisiju, migraciju valentni elektroni, kao i učinke koji se javljaju na kontakt dviju supravodiča odijeljenih tankim dielektričnim filmom. Važnu ulogu igra tuneliranje u realizaciji brojnih kemijskih procesa u uvjetima niskih i kriogenskih temperatura.