Učinek predora: na robu svetov

Učinek tunela je neverjeten fenomen, ki je absolutno nemogoč s stališča klasične fizike. Toda v skrivnostnem in skrivnostnem kvantnem svetu deluje več drugih zakonov vzajemnega delovanja med materijo in energijo. Učinek tunela je proces premagovanja osnovni delec potencialno pregrado, če je njegova energija manjša od višine pregrade. Ta pojav je povsem kvantne narave in popolnoma nasprotuje vsem zakonom in dogmam klasične mehanike. Bolj presenetljivo je svet, v katerem živimo.

Da bi razumeli, kakšen je učinek kvantnega tunela, je najboljši način, da uporabimo primer krogle za golf, ki se z lahkoto sproži v luknjo. V vsakem časovnem obdobju je skupna energija žoge v nasprotju s potencialno silo gravitacije. Ob predpostavki, da je njegova kinetična energija prinaša silo teže, potem ta predmet ne more samostojno zapustiti luknje. Ampak to je v skladu z zakoni klasične fizike. Če želite premagati rob fovee in nadaljevati svojo pot, bo nujno potreben dodaten kinetični impulz. Tako je rekel veliki Newton.

V kvantnem svetu so razmere nekoliko drugačne. In zdaj predpostavimo, da je v luknji obstajal kvantni delec. V tem primeru ne bo več vprašanje resničnega fizičnega poglabljanja zemlje, temveč tega, kar se fiziki običajno imenujejo "potencialno dobro". Ta velikost ima analogno fizično stran - energijsko oviro. Tu se situacija spreminja na najbolj kardinalen način. Da bi prišlo do tako imenovanega kvantnega prehoda in da je delec zunaj pregrade, je potreben še en pogoj.

Če je moč zunanjega energetskega polja manjša od potencialna energija delec, potem ima resnično priložnost prekinite oviro ne glede na njegovo višino. Tudi če nima dovolj kinetične energije pri razumevanju Newtonove fizike. To je isti učinek tunela. Deluje na naslednji način. Kvantna mehanika opis katerega koli delca ni zaradi nekaterih fizičnih veličin, temveč skozi valovno funkcijo, povezano z verjetnostjo lokacije delcev na določeni točki v prostoru v vsaki določeni enoti časa.

Ko delec trčimo z oviro s pomočjo Schrodingerjeve enačbe, je mogoče izračunati verjetnost premagovanja te ovire. Ker prepreka ne samo absorbira energijo valovno funkcijo, ampak tudi eksponentno ugasne. Z drugimi besedami, v kvantnem svetu ni nepremostljivih ovir in obstajajo samo dodatni pogoji, pod katerimi je lahko delec zunaj teh ovir. Različne ovire, seveda, vplivajo na gibanje delcev, vendar nikakor niso trdne, neprobojne meje. Pogojno gledano je to nekakšna meja med dvema svetoma - fizično in energično.

Učinek tunela ima svoj analog v jedrski fiziki - avtoionizacijo atoma v močnem električnem polju. Primeri manifestacij fizike predolgega in trdnega stanja. To vključuje avto emisijo, migracijo valenčni elektroni, kot tudi učinke, ki nastanejo pri stiku dveh superprevodnikov, ločenih s tankim dielektričnim filmom. Pomembno vlogo igra tuneliranje pri uresničevanju številnih kemičnih procesov v pogojih nizkih in kriogenih temperatur.