Тунелийн эффект: ертөнцийн зааг дээр

Тунелийн эффект: ертөнцийн зааг дээр
Тунелийн эффект: ертөнцийн зааг дээр
Anonim

Хонгилын эффект бол сонгодог физикийн үүднээс огт боломжгүй, гайхалтай үзэгдэл юм. Гэхдээ нууцлаг, нууцлаг квант ертөнцөд матери ба энергийн харилцан үйлчлэлийн зарим өөр хууль байдаг. Туннелийн эффект гэдэг нь энерги нь саадны өндрөөс бага байвал энгийн бөөмсөөр тодорхой боломжит саадыг даван туулах үйл явц юм. Энэ үзэгдэл нь зөвхөн квант шинж чанартай бөгөөд сонгодог механикийн бүх хууль тогтоомж, сургаалуудтай бүрэн зөрчилддөг. Бидний амьдарч буй ертөнц улам гайхалтай.

туннелийн эффект
туннелийн эффект

Квантын туннелийн эффект гэж юу байдгийг ойлгохын тулд гольфын бөмбөгийг ямар нэгэн хүчээр нүх рүү оруулсан жишээг ашиглах нь зүйтэй. Цагийн аль ч нэгжид бөмбөгний нийт энерги нь таталцлын хүчний эсрэг байдаг. Хэрэв бид түүний кинетик энерги нь таталцлын хүчнээс доогуур байна гэж үзвэл заасанобъект өөрөө нүхнээс гарах боломжгүй болно. Гэхдээ энэ нь сонгодог физикийн хуулиудад нийцдэг. Фоссаны ирмэгийг даван туулж, цаашаа явахын тулд түүнд нэмэлт кинетик импульс хэрэгтэй болно. Тиймээс агуу Ньютон хэлсэн.

Квантын туннелийн эффект
Квантын туннелийн эффект

Квантын ертөнцөд бүх зүйл арай өөр байдаг. Одоо нүхэнд квант бөөмс байна гэж бодъё. Энэ тохиолдолд бид дэлхийн бодит физик гүнзгийрлийн тухай ярихгүй, харин физикчдийн уламжлалт байдлаар "боломжтой нүх" гэж нэрлэдэг зүйлийн талаар ярих болно. Энэ утга нь мөн физик хавтангийн аналог - эрчим хүчний саадтай байдаг. Эндээс нөхцөл байдал эрс өөрчлөгдөж байна. Квантын шилжилт гэж нэрлэгддэг бөөмс саадаас гадуур байхын тулд өөр нөхцөл шаардлагатай.

Хэрэв гадаад энергийн талбайн эрчим нь бөөмийн потенциал энергиэс бага байвал өндрөөс үл хамааран саадыг даван туулах бодит боломж бий. Ньютоны физикийн ойлголтод хангалттай кинетик энерги байхгүй ч гэсэн. Энэ бол ижил хонгилын нөлөө юм. Энэ нь дараах байдлаар ажилладаг. Квант механик нь аливаа бөөмийг зарим физик хэмжигдэхүүний тусламжтайгаар бус харин тодорхой цаг хугацааны нэгж бүрийн орон зайн тодорхой цэгт бөөмс байрлах магадлалтай холбоотой долгионы функцээр дүрслэх замаар тодорхойлогддог.

Квантын шилжилт
Квантын шилжилт

Бөөмс тодорхой саадтай мөргөлдөх үед Шредингерийн тэгшитгэлийг ашиглан та энэ саадыг даван гарах магадлалыг тооцоолж болно. Учир нь саад бэрхшээл нь зөвхөн эрч хүчтэй биш юмдолгионы функцийг шингээхээс гадна экспоненциалаар чийгшүүлнэ. Өөрөөр хэлбэл, квант ертөнцөд даван туулах боломжгүй саад бэрхшээл гэж байдаггүй бөгөөд зөвхөн бөөмс эдгээр саад бэрхшээлээс гадуур байж болох нэмэлт нөхцөлүүд юм. Төрөл бүрийн саад тотгор нь мэдээжийн хэрэг бөөмсийн хөдөлгөөнд саад учруулдаг боловч ямар ч тохиолдолд хатуу нэвтэршгүй хил хязгаар биш юм. Харьцангуйгаар бодоход энэ нь бие махбод ба энерги гэсэн хоёр ертөнцийн хоорондох нэг төрлийн хил хязгаар юм.

Хонгилын эффект нь цөмийн физикт ижил төстэй байдаг - хүчирхэг цахилгаан орон дахь атомын автоионжуулалт. Хатуу биетийн физикт туннелийн илрэлийн жишээ олон байдаг. Үүнд: талбайн ялгаралт, валентийн электронуудын шилжилт хөдөлгөөн, түүнчлэн нимгэн диэлектрик хальсаар тусгаарлагдсан хоёр хэт дамжуулагчийн холбоо барихад үүсэх нөлөөллүүд орно. Хонгил нь бага ба криоген температурт олон тооны химийн процессуудыг хэрэгжүүлэхэд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг.

Зөвлөмж болгож буй: