تونل زنی کوانتومی چیست؟

هنگامی‌که در آزمایشگـاه سرعت تونل زنی الکترون‌ها از این موانع را اندازه می‌گیریم، نتایج به‌طور دقیق با تئوری کوانتوم مطابقت دارند.

به گزارش خبرگزاری علم وفناوری لرستان، از نگاه فیزیک کلاسیک یک‌ذره که پشت یک سد پتانسیل گیر افتاده، انرژی و امکان لازم برای عبور از مانع مزبور ندارد. مطابق شکل اگر این سنگ بخواهد به سمت دیگر تپه برود، لاجرم باید شخصی آن را به بالای قله برده و ازآنجا به پایین هل دهد، اما مکانیک کوانتوم راه را کوتاه کرده و می‌گوید: سنگ می‌تواند با زدن تونل از دل کوه عبور کند.

 

طبق اصل عدم قطعیت­ هایزنبرگ، نمی‌توان مکان و اندازه حرکت یک‌ذره را باهم اندازه‌گیری کرد و ما هیچ‌گاه نمی‌توانیم مکان یک‌ذره را با اطمینان کامل مشخص کنیم، بلکه همیشه این مقدار با عدم قطعیتی همراه خواهد بود. پس همواره برای حضور ذره در هرجایی احتمالی وجود دارد! یعنی برای حضور ذره در آن سمت تپه هم احتمال معینی وجود دارد و ممکن است ذره بتواند به‌طور موقت انرژی گرفته و ناگهان از مانع یا سد مقابل خود عبور کند و آن‌سوی آن برود.

 

بر اساس معادله شرودینگر هر چه ارتفاع و عرض این مانع کمتر باشد احتمال عبور ذره مزبور از میان آن بیشتر خواهد بود.

 

یک آزمایش ساده که صحت تونل زنی کوانتومی را نشان می‌دهد، قرار دادن یک الکترون در یک جعبــه می‌باشد. در حالت معمول الکترون آنقدر انرژی ندارد که از دیوارهای جعبه عبور کند.

 

اگر فیزیک کلاسیک درست باشد، آنگـاه الکترون هیچ‌گاه قادر به ترک جعبه نخواهد بود. ولی بر طبق تئوری کوانتوم، موج احتمال الکترون از جعبه گذشته و به دنیای بیرون نفوذ خواهد کرد.

 

 این نفوذ از دیواره را می‌توان به‌طور دقیق توسط معادله موج شرودینگـــر محاسبه کرد. یعنی یک احتمال هرچند ناچیز وجود دارد که الکترون درجایی بیرون از جعبه وجود داشته باشد.

 

 به‌بیان‌دیگر، احتمال مشخص ولی اندکی وجود دارد که الکترون از مانع تونل زنی کرده و از جعبه بگذرد. هنگامی‌که در آزمایشگـاه سرعت تونل زنی الکترون‌ها از این موانع را اندازه می‌گیریم، نتایج به‌طور دقیق با تئوری کوانتوم مطابقت دارند.

 

توماس هارتمن در سال ۱۹۶۲ کشف کرد که تونل زنی ذرات کوانتومی از میان یک سد پتانسیل" فارغ از پهنای این سد "همواره به‌طور لحظه‌ای و آنی صورت می‌گیرد و این بدان معناست که ذرات کوانتومی حین تونل زدن حتی مرز حیرت‌انگیز سرعت نور را هم می‌شکنند!

 

انتهای پیام/

 

زمان انتشار: شنبه ۸ دی ۱۳۹۷ - ۱۲:۵۹:۳۰

شناسه خبر: 74932

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب