Efectul tunelului: pe marginea lumii

Efectul tunelului este un fenomen uimitor, absolut imposibil din punctul de vedere al fizicii clasice. Dar, în lumea cuantică misterioasă și misterioasă, funcționează alte câteva legi ale interacțiunii dintre materie și energie. Efectul tunelului este un proces de depășire elementar elementar o barieră potențială, cu condiția ca energia sa să fie mai mică decât înălțimea barierului. Acest fenomen are o puritate cuantică și contrazice complet toate legile și dogmele mecanicii clasice. Cu cât este mai surprinzătoare lumea în care trăim.

Pentru a înțelege ce este un efect de tunel cuantic, cel mai bun mod este să utilizați exemplul unei mingi de golf lansate cu o forță în gaură. În orice unitate de timp, energia totală a mingii este în contradicție cu forța potențială a gravitației. Presupunând că lui energie cinetică randamentul forței de greutate, atunci acest obiect nu poate părăsi în mod independent gaura. Dar aceasta este în concordanță cu legile fizicii clasice. Pentru a depăși marginea foveei și pentru a-și continua drumul, va avea nevoie neapărat de un impuls cinetic suplimentar. Așa a spus marele Newton.

În lumea cuantică, situația este oarecum diferită. Și acum să presupunem că în gaură era o particulă cuantică. În acest caz, nu va mai fi vorba despre o adâncire fizică reală a Pământului, ci despre ceea ce fizicienii numesc în mod convențional un "potențial bine". Această dimensiune are un analog al părții fizice - bariera energetică. Aici se schimbă situația în modul cel mai cardinal. Pentru ca așa-numita tranziție cuantică să aibă loc și particula să se afle în afara barierului, este necesară o altă condiție.

Dacă rezistența câmpului energetic extern este mai mică decât energie potențială particule, atunci are o șansă reală sparge bariera indiferent de înălțimea sa. Chiar dacă nu are suficientă energie cinetică în înțelegerea fizicii newtoniene. Acesta este același efect al tunelului. Lucrează după cum urmează. Mecanica cuantică descrierea oricărei particule nu se datorează unor cantități fizice, ci printr-o funcție de undă asociată cu probabilitatea localizării particulelor la un anumit punct din spațiu în fiecare unitate de timp specifică.

Atunci când o particulă se ciocnește cu o barieră prin intermediul ecuației Schrodinger, este posibil să se calculeze probabilitatea depășirii acestui obstacol. Deoarece bariera nu numai că absoarbe energia val, dar îl stinge și exponențial. Cu alte cuvinte, în lumea cuantică nu există obstacole insurmontabile și există doar condiții suplimentare în care o particulă poate fi în afara acestor bariere. Diverse obstacole, desigur, interferează cu mișcarea particulelor, dar nu sunt în nici un caz frontiere solide, impenetrabile. În mod condițional, acesta este un fel de graniță între două lumi - fizice și energetice.

Efectul de tunel are analogic în fizica nucleară - autoionizarea unui atom într-un câmp electric puternic. Exemple de manifestări ale abundentei tunelurilor și ale fizicii solide. Aceasta include emiterea automată, migrarea valența electroni, precum și efectele care apar la contactul a două supraconductoare separate printr-un film dielectric subțire. Un rol important îl are tunelul în realizarea numeroaselor procese chimice în condiții de temperaturi scăzute și criogenice.