Efekti i tunelit: në prag të botëve

Efekti i tunelit: në prag të botëve
Efekti i tunelit: në prag të botëve
Anonim

Efekti i tunelit është një fenomen mahnitës, krejtësisht i pamundur nga pikëpamja e fizikës klasike. Por në botën misterioze dhe misterioze kuantike, ekzistojnë ligje disi të ndryshme të ndërveprimit të materies dhe energjisë. Efekti i tunelit është një proces i tejkalimit të një pengese të caktuar potenciale nga një grimcë elementare, me kusht që energjia e saj të jetë më e vogël se lartësia e pengesës. Ky fenomen ka një natyrë ekskluzivisht kuantike dhe kundërshton plotësisht të gjitha ligjet dhe dogmat e mekanikës klasike. Sa më e mahnitshme është bota në të cilën jetojmë.

efekt tuneli
efekt tuneli

Për të kuptuar se çfarë është efekti i tunelit kuantik, është më mirë të përdorni shembullin e një topi golfi të lëshuar me njëfarë force në vrimë. Në çdo njësi të kohës, energjia totale e topit është në kundërshtim me forcën potenciale të gravitetit. Nëse supozojmë se energjia e saj kinetike është inferiore ndaj forcës së gravitetit, atëherë tregohetobjekti nuk do të jetë në gjendje të largohet vetë nga vrima. Por kjo është në përputhje me ligjet e fizikës klasike. Për të kapërcyer skajin e fosës dhe për të vazhduar rrugën e saj, do t'i duhet patjetër një impuls kinetik shtesë. Kështu foli Njutoni i madh.

Efekti i tunelit kuantik
Efekti i tunelit kuantik

Në botën kuantike, gjërat janë disi të ndryshme. Tani le të supozojmë se ka një grimcë kuantike në vrimë. Në këtë rast, nuk do të flasim më për një thellim të vërtetë fizik në tokë, por për atë që fizikanët e quajnë në mënyrë konvencionale një "vrimë e mundshme". Kjo vlerë ka gjithashtu një analog të tabelës fizike - një pengesë energjetike. Këtu situata ndryshon në mënyrë dramatike. Që të ndodhë i ashtuquajturi tranzicion kuantik dhe grimca të jetë jashtë barrierës, një kusht tjetër është i nevojshëm.

Nëse intensiteti i fushës së jashtme të energjisë është më i vogël se energjia potenciale e grimcës, atëherë ajo ka një shans real për të kapërcyer pengesën pavarësisht nga lartësia e saj. Edhe nëse nuk ka energji të mjaftueshme kinetike në kuptimin e fizikës Njutoniane. Ky është i njëjti efekt tuneli. Ajo funksionon si më poshtë. Mekanika kuantike karakterizohet nga përshkrimi i çdo grimce jo me ndihmën e disa sasive fizike, por me anë të një funksioni valor që lidhet me probabilitetin që grimca të jetë e vendosur në një pikë të caktuar në hapësirë në çdo njësi të caktuar kohe.

Tranzicioni kuantik
Tranzicioni kuantik

Kur një grimcë përplaset me një barrierë të caktuar, duke përdorur ekuacionin e Schrödinger-it, mund të llogarisni probabilitetin për të kapërcyer këtë pengesë. Meqenëse pengesa nuk është vetëm energjikethith funksionin e valës, por edhe e zbeh atë në mënyrë eksponenciale. Me fjalë të tjera, nuk ka pengesa të pakapërcyeshme në botën kuantike, por vetëm kushte shtesë në të cilat një grimcë mund të jetë jashtë këtyre barrierave. Pengesat e ndryshme, natyrisht, ndërhyjnë në lëvizjen e grimcave, por në asnjë mënyrë nuk janë kufij të fortë të padepërtueshëm. Duke folur relativisht, ky është një lloj kufiri midis dy botëve - fizike dhe energjike.

Efekti i tunelit ka analogun e tij në fizikën bërthamore - autoionizimi i një atomi në një fushë të fuqishme elektrike. Fizika e gjendjes së ngurtë gjithashtu është e pasur me shembuj të manifestimit të tunelit. Këto përfshijnë emetimin në terren, migrimin e elektroneve të valencës, si dhe efektet që lindin në kontaktin e dy superpërçuesve të ndarë nga një film i hollë dielektrik. Tuneli luan një rol të jashtëzakonshëm në zbatimin e proceseve të shumta kimike në temperatura të ulëta dhe kriogjenike.

Recommended: