тэги:
квантовая физика,
наука,
физика
категория:
наука и техника
ответить
комментировать
в избранное
бонус
2 ответа:
старые выше
новые выше
по рейтингу
3
simpl
[62.1K]
5 дней назад
Туннельный эффект — это типично квантовый эффект, связанный с тем, что частица с определённой вероятностью может энергетический барьер, высота барьера больше, чем энергия частицы..
Туннельный эффект связан с курпускулярно-волновым дуализмом и неопределённостями Гейзенберга..
в избранное
ссылка
отблагодарить
il63
[111K]
Наглядный пример — альфа-распад: энергии альфа-частицы недостаточно, чтобы вылететь из ядра, а она вылетает.
— 5 дней назад
simpl
[62.1K]
Самое известное явление туннелирования — это спонтанное деление например урана-238..
Не все слышали про альфа-распад, а про радиоактивность некоторых элементов — все..
— 4 дня назад
il63
[111K]
Спасибо за дополнение. Никогда не думал, что такие тяжелые частицы способны туннелировать.
— 4 дня назад
комментировать
2
Грустный Роджер
[185K]
4 дня назад
Начну издалека.
Параметром, описывающим квантовую систему, является волновая функция, соответствуюшая не привычнм из классчиеской механики координатам, импульсу или энергии объекта, а — вероятности для него иметь какие-то определённые значения координат, импульса, энергии. Уравнение, которое позволяет найти волновую функцию, — уравнение Шрёдингера.
Ну и рассмотим тело в потенциальной яме, то есть систему, в которой тело локализовано в некоторой ограниченной области пространства. И чтоб выбраться наружу, ему нужно сообщить некоторую энергию, называемую высотой потенциальной ямы. Термин "яма" тут вполне адекватно писывает физическую картину: чтобы выбросить камень со дна колодца глубиной Н, ему надо сообщить энергию, равную mgH.
И если решить уравнение Шрёдингера для частицы, находящейся в потенциальной яме, то оказывается, что вероятность обнаружить частицу вне пределов ямы (за стенками) спадает не скачком, а постепенно (в простейшем случае — экспоненциально).
А если теперь представить себе, что у ямы тонкие стенки, то есть взять не яму, а стакан, то оказывается, что вероятность обнаружить частицу вне стакана не равна нулю. То есть частица может выбраться из потенциальной ямы даже если её энергия меньше высоты потенцильного барьера — ситуация, немыслимая в классической физике.
Вот этот эффект и называется туннельным: если есть потенциальный барьер конечной ширины ("тонкие стенки"), то частица, подчиняющаяся квантовым законам, может пролететь сквозь него, а не перепрыгнуть.
В технике эффект туннелироваия применяется весьма широко. Это туннельные диоды. Это переходы Джозефсона, где электрический ток преобразуется в излучение, причём строго монохроматическое (но не когерентное), с кпд, равным 100% (увы, только при криогенных температурах). Это туннельные микроскопы, с помощью которых удаётся "разглядеть" отдельные атомы. И это то, что есть в кармане у каждого: флеш-память. Процесс записи информации в такую память основан на туннельной инжекции электронов из полупроводника сквозь тонкий слой окисла ("просто так" электроны низкой энергии сквозь диэлектрик ни фига не проходят).
И ещё один экзотический пример туннельного эффекта, уже не технический: испарение чёрных дыр (излучение Хокинга). Да, из чёрной дыры выбраться наружу не может ничто. Даже свет. В этом смысле ЧД — потенциальный барьер бесконечной высоты. Но ширина этого барьера конечна. И если вблизи границы чёрной дыры (горизонта событий) родится виртуальная пара частиц, то одна из них за счёт туннелирования сквозь этот барьер может выбраться из чёрной дыры — тем самым чёрная дыра теряет свою массу. Испаряется. "Снаружи" это воспринимается как излучение абсолютно чёрного, температура которого тем больше, чем меньше масса чёрной дыры.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить