L'efecte túnel: en la vora dels mons

L'efecte túnel - un fenomen sorprenent, és impossible des del punt de vista de la física clàssica. Però en un món quàntic misteriós i misteriós, hi ha diverses altres lleis de la interacció de la matèria i l'energia. L'efecte túnel és el procés de la superació de la partícula elemental d'una barrera de potencial sota la condició que la seva energia és menor que l'alçada dels obstacles. Aquest fenomen només té una naturalesa quàntica, i completament contrari a totes les lleis i principis de la mecànica clàssica. Més sorprenent món en què vivim.

Entendre el que és l'efecte túnel quàntic és el millor en l'exemple d'una pilota de golf, córrer amb certa força en el forat. En qualsevol moment, l'energia total de la pilota és per contrarestar la força potencial de la gravetat. Suposant que la seva energia cinètica és inferior a la força de la gravetat, l'objecte especificat no és capaç de sortir del seu propi benestar. Però és en conformitat amb les lleis de la física clàssica. Per superar la vora de la fossa i seguir el seu camí, que sens dubte necessita moment angular addicional. Així que va profetitzar el gran Newton.

En el món quàntic, la situació és una mica diferent. Suposem ara que era una partícula quàntica en un forat. En aquest cas anem a haver d'anar no és una veritable depressió física a terra, i que la física es denomina convencionalment "pou de potencial". En aquesta magnitud, hi ha un anàleg de la part física - la barrera d'energia. Aquí la situació està canviant més dramàticament. Per col·locar l'anomenada transició quàntica i la partícula estava fora de la barrera, ha de tenir una altra condició.

Si la intensitat del camp extern és menor que l'energia potencial d' una partícula, llavors té l'oportunitat de superar la barrera independentment de la seva altura. Fins i tot si té prou energia cinètica en la comprensió de la física newtoniana. Aquest és el mateix efecte túnel. Funciona de la següent manera. La mecànica quàntica Descripció característic de qualsevol partícula no per algunes quantitats físiques, i per funció d'ona associada amb la probabilitat de localització de partícula en un punt específic en l'espai en cada unitat de temps específic.

En la col·lisió de partícules amb una certa barrera usant l'equació Schrödinger pot calcular la probabilitat de superar aquest obstacle. Atès que la barrera no és només d'absorció d'energia funció d'ona, però també l'apaga de manera exponencial. En altres paraules, en el món quàntic, no hi ha cap obstacle insuperable, però només les condicions sota les quals la partícula pot estar fora d'aquestes barreres. Diversos obstacles, per descomptat, impedeixen la circulació de partícules, però de cap manera són límits impermeables sòlids. parlant en forma condicional, aquest tipus de frontera entre dos mons - la física i l'energia.

L'efecte túnel té la seva contrapart en la física nuclear - auto-ionització d'un àtom en un fort camp elèctric. Exemples de manifestacions de túnel de la física de l'estat replet i sòlid. Aquests inclouen emissió de camp, la migració d'electrons de valència, així com els efectes que es produeixen en el contacte entre dos superconductors separats per una pel·lícula dielèctrica fina. Exerceix un paper crucial en l'aplicació de nombrosos processos químics de túnel a baixa temperatura i criogèniques.