14 Ноября 2017
МОСКВА, 14 ноября , Ольга Коленцова. Мы сроднились видеть мир, целиком и полностью подчиняющийся законам классической машинисты. В нем существуют причины и следствия и первые в обязательном порядке предшествуют вторым. Но на микроуровне над отдельными частицами властвуют свои законы, свод которых ученые назвали квантовой механикой. Некоторые из этих законов настолько благовидным, что понять их невозможно, только очертить математически и принять.
К одному из странных явлений квантового мира относится туннельный эффект. В общем случае так называют пролегание частицы сквозь область пространства, пребывание в которой запрещено простой механикой. Наиболее распространенным примером является преодоление частицей энергетического барьера, когда ее энергия эргономичнее высоты этого барьера. В реальном мире это сравнимо с тем, что бегущий со скоростью 25 километров в час человек догоняет убегающую от него со скоростью 50 километров в час лошадь. А в микромире такая ситуация в порядке вещей.
Все дело в законах квантовой механики, согласно коим невозможно утверждать, что кроха имеет определенную энергию в конкретный момент времени. Существует ясное соотношение между точностью измерения энергии и временем, которое веселит это измерение. Данные дозы обратно пропорциональны друг другу: большая точность в определении энергии неизбежно ведет к большей накладки в определении времени измерения энергии и наоборот. Формула этого соотношения: ΔЕΔt ⩾ ћ (ћ = h/2).
В приведенном выражении ΔЕ и Δt изменение энергии и времени, h постоянная Планка. Ученый Макс Планк, один из родоначальников квантовой механики, назвал своим наименованием коэффициент пропорциональности между частотой электрической волны и минимальным количеством энергии, которую эта волна может нести. Переведем физические императивы в денежный эквивалент. Наименьшим номиналом российских денег является одна копейка. Ее уже невозможно поделить пополам (физическое действие в расчет не берется), нельзя определить стоимость чего-то с точностью до 0, 5 или 0, 1 копейки. Это наименьшая цена, кою мы можем присудить какому-либо участку. И в квантовом мире эта копейка называется постоянной Планка.
Осознать туннельный эффект на физическом уровне практически невозможно. Попробуем объяснить его на аналогии обыденный ситуации. Допустим, девушка-продавщица хочет сходить на свидание в красивом и очень дорогом платье, но средств на покупку у нее нет. Директор магазина приходит проверять выручку в кассе днем. Тогда модница берет деньги, покупает платье и вечером идет в нем на встречу с кавалером. А на следующий день она возвращает платье в магазин (разумеется, в целости и сохранности), получает обратно деньги и возвращает их в кассу. Так и частица, предположительно, берет взаймы энергию и возвращает ее до того, как пропажу можно обнаружить.
Математический аппарат квантовой механики выказывает, что, чем выше барьер, тем меньше вероятность того, что произойдет такое одолжение энергии. При переходе к более сложным объектам (в том числе и к человеческому телу), слагающимся из большего числа частиц, возможность туннелирования сохраняется, но становится очень маловероятной, поскольку требует, чтобы все крохи совершили переход одновременно. Тем не менее если бы человек обладал бесконечной жизнью (превышающей возраст Вселенной), рано или поздно он бы смог проникнуть сквозь бетонную стену. Правда, количество попыток, необходимых для этого, показать очень трудно.
Итак, в возможности туннелирования частиц через барьер повинно определенное соотношение энергии и времени ее измерения. Значение постоянной Планка, входящей в данное выражение, равна 6, 626070040*10⁻³⁴ джоулей на секунду. Если бы это значение увеличилось, наш мир стал бы безумным. Кусочки льда просачивались бы через стенку бокала, клетки для животных стали бы бесполезны, да и для людей не осталось бы физических преград. Но в силу малой дозы постоянной Планка такими умениями владеют лишь отдельные частицы.
Туннельное пролегание частицы через энергетический барьер есть в основе некоторых явлений ядерной и атомной физики и даже применяется в микроэлектронике. Благодаря этому феномену электроны способны убежать с поверхности металла, а в полупроводнике при определенных условиях появляется лишний участок на графике зависимости тока от напряжения. Туннельный эффект может и вредить например, в полевых транзисторах, где неконтролируемое проникновение носителей заряда через энергетический барьер является недостатком.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....