ક્વોન્ટમ ટનલીંગ. ક્વોન્ટમ ટનલીંગ પ્રક્રિયા

ટનલ અસર

ટનલ અસર

(ટનલિંગ), જ્યારે તેનો કુલ (T.E. પર મોટાભાગે યથાવત રહેતો) અવરોધની ઊંચાઈ કરતા ઓછો હોય ત્યારે માઇક્રોપાર્ટિકલ દ્વારા સંભવિત અવરોધને દૂર કરવો. એટલે કે, ઘટના આવશ્યકપણે ક્વોન્ટમ છે. પ્રકૃતિ, શાસ્ત્રીયમાં અશક્ય. મિકેનિક્સ; T. e. નું એનાલોગ મોજામાં જીઓમના દૃષ્ટિકોણથી એવી પરિસ્થિતિઓમાં પ્રકાશના પ્રતિબિંબિત માધ્યમમાં (પ્રકાશ તરંગલંબાઇના ક્રમના અંતરે) પ્રકાશના પ્રવેશ દ્વારા ઓપ્ટિક્સ સેવા આપી શકાય છે. ઓપ્ટિક્સ થઈ રહ્યું છે. ટી. ઇ. અંતર્ગત બહુવચન ખાતે મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓ. અને તેઓ કહે છે ભૌતિકશાસ્ત્ર, ભૌતિકશાસ્ત્રમાં. કોરો, ટીવી સંસ્થાઓ, વગેરે.

ટી. ઇ. (જુઓ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ) ના આધારે અર્થઘટન. ઉત્તમ ch-tsa સંભવિતની અંદર ન હોઈ શકે. અવરોધ ઊંચાઈ V, જો તેની ઊર્જા? આવેગ p - કાલ્પનિક જથ્થો (m - h-tsy). જો કે, માઇક્રોપાર્ટિકલ માટે આ નિષ્કર્ષ અયોગ્ય છે: અનિશ્ચિતતા સંબંધને લીધે, કણો અવકાશમાં સ્થિર છે. અવરોધની અંદરનો વિસ્તાર તેની ગતિને અનિશ્ચિત બનાવે છે. તેથી, શાસ્ત્રીય દૃષ્ટિકોણથી પ્રતિબંધિત કણની અંદર માઇક્રોપાર્ટિકલને શોધવાની બિન-શૂન્ય સંભાવના છે. મિકેનિક્સ વિસ્તાર. તદનુસાર, એક વ્યાખ્યા દેખાય છે. સંભવિત દ્વારા પસાર થવાની સંભાવના. અવરોધ, જે T. e. આ સંભાવના વધારે છે, પદાર્થનો દળ જેટલો નાનો હોય છે, તેટલી સંભવિતતા ઓછી હોય છે. અવરોધ અને અવરોધની ઊંચાઈ સુધી પહોંચવા માટે ઓછી ઊર્જા ખૂટે છે (જેટલો નાનો તફાવત V-?). અવરોધમાંથી પસાર થવાની સંભાવના - Ch. ભૌતિક નિર્ધારિત પરિબળ લક્ષણો T. e. એક-પરિમાણીય સંભવિતના કિસ્સામાં. અવરોધની આવી લાક્ષણિકતા ગુણાંક છે. અવરોધ પારદર્શિતા, તેમાંથી પસાર થતા કણોના પ્રવાહના ગુણોત્તર અને અવરોધ પરના પ્રવાહની ઘટનાના ગુણોત્તર સમાન. ત્રિ-પરિમાણીય અવરોધના કિસ્સામાં, નીચલાથી ઉત્પાદનના બંધ વિસ્તારને મર્યાદિત કરે છે. સંભવિત ઊર્જા (સંભવિત કૂવો), એટલે કે. આ વિસ્તારને એકમોમાં છોડવાની વ્યક્તિની સંભાવના w દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. સમય w નું મૂલ્ય પોટેન્શિયલની અંદરના કણની ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સીના ઉત્પાદન જેટલું છે. અવરોધમાંથી પસાર થવાની સંભાવના પર ખાડાઓ. ચામાંથી "લિકેજ" થવાની સંભાવના જે મૂળમાં સંભવિત હતી. સારું, એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે અનુરૂપ કણો ћw ના ક્રમની મર્યાદિત પહોળાઈ પ્રાપ્ત કરે છે, અને તે પોતે અર્ધ-સ્થિર બની જાય છે.

T. e. ના અભિવ્યક્તિનું ઉદાહરણ. માં. ભૌતિકશાસ્ત્ર અણુઓને મજબૂત ઇલેક્ટ્રિકમાં સેવા આપી શકે છે. અને મજબૂત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રમાં અણુનું આયનીકરણ. મોજા ટી. ઇ. કિરણોત્સર્ગી ન્યુક્લીના આલ્ફા સડોને નીચે આપે છે. T. e વગર. થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ થવી અશક્ય હશે: કુલોમ્બ સંભવિત. ફ્યુઝન માટે જરૂરી રિએક્ટન્ટ ન્યુક્લીના કન્વર્જન્સને અટકાવતો અવરોધ આંશિક રીતે આવા ન્યુક્લીની ઊંચી ઝડપ (ઉચ્ચ તાપમાન) અને અંશતઃ થર્મલ ઊર્જાને કારણે દૂર થાય છે. ખાસ કરીને T. e ના અભિવ્યક્તિના અસંખ્ય ઉદાહરણો છે. ભૌતિકશાસ્ત્ર ટીવીમાં. સંસ્થાઓ: ક્ષેત્ર ઉત્સર્જન, બે પીપીની સીમા પર સંપર્ક સ્તરમાં ઘટના, જોસેફસન અસર, વગેરે.

ભૌતિક જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. . 1983 .

ટનલ અસર

(ટનલિંગ) - ક્લાસિકલ દ્વારા પ્રતિબંધિત ચળવળ વિસ્તાર દ્વારા સિસ્ટમો મિકેનિક્સ આવી પ્રક્રિયાનું એક વિશિષ્ટ ઉદાહરણ એ કણમાંથી પસાર થવું છે સંભવિત અવરોધજ્યારે તેણીની ઊર્જા અવરોધની ઊંચાઈ કરતાં ઓછી. કણ વેગ આરઆ કિસ્સામાં, સંબંધમાંથી નિર્ધારિત જ્યાં U(x)-સંભવિત કણ ઊર્જા ( ટી -સમૂહ), અવરોધની અંદરના પ્રદેશમાં હશે, એક કાલ્પનિક જથ્થો. IN ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાટે આભાર અનિશ્ચિતતા સંબંધઆવેગ અને સંકલન વચ્ચે, સબબેરિયર શક્ય હોવાનું બહાર આવ્યું છે. આ પ્રદેશમાં કણનું તરંગ કાર્ય ઝડપથી અને અર્ધશાસ્ત્રીય રીતે ક્ષીણ થાય છે કેસ (જુઓ અર્ધશાસ્ત્રીય અંદાજ) અવરોધની નીચેથી બહાર નીકળવાના બિંદુ પર તેનું કંપનવિસ્તાર નાનું છે.

સંભવિત પસાર થવા વિશે સમસ્યાઓના ફોર્મ્યુલેશનમાંથી એક. અવરોધ એ કેસને અનુરૂપ છે જ્યારે કણોનો સ્થિર પ્રવાહ અવરોધ પર પડે છે અને પ્રસારિત પ્રવાહનું મૂલ્ય શોધવાનું જરૂરી છે. આવી સમસ્યાઓ માટે, ગુણાંક રજૂ કરવામાં આવે છે. અવરોધ પારદર્શિતા (ટનલ સંક્રમણ ગુણાંક) ડી,પ્રસારિત અને ઘટના પ્રવાહની તીવ્રતાના ગુણોત્તર સમાન. સમયની વિપરીતતાથી તે ગુણાંકને અનુસરે છે. "આગળ" અને વિપરીત દિશાઓમાં સંક્રમણો માટે પારદર્શિતા સમાન છે. એક-પરિમાણીય કિસ્સામાં, ગુણાંક. પારદર્શિતા તરીકે લખી શકાય છે

એકીકરણ ક્લાસિકલી અપ્રાપ્ય પ્રદેશ પર કરવામાં આવે છે, એક્સ 1,2 - ક્લાસિકલ મર્યાદામાં ટર્નિંગ પોઈન્ટ પર સ્થિતિ પરથી નિર્ધારિત ટર્નિંગ પોઈન્ટ. મિકેનિક્સ, કણની ગતિ શૂન્ય બની જાય છે. કોફ. ડી 0 ને તેની વ્યાખ્યા માટે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના ચોક્કસ ઉકેલની જરૂર છે. કાર્યો

જો અર્ધશાસ્ત્રીયતાની સ્થિતિ સંતુષ્ટ છે

અવરોધની સમગ્ર લંબાઈ સાથે, તાત્કાલિક અપવાદ સાથે ટર્નિંગ પોઈન્ટના પડોશ x 1,2 . ગુણાંક ડી 0 એ એકથી થોડું અલગ છે. જીવો તફાવત ડીએકતામાંથી 0 હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, એવા કિસ્સામાં જ્યાં સંભવિત વળાંક હોય. અવરોધની એક બાજુથી ઊર્જા એટલી ઝડપથી જાય છે કે અર્ધ-શાસ્ત્રીય ત્યાં લાગુ પડતું નથી, અથવા જ્યારે ઊર્જા અવરોધની ઊંચાઈની નજીક હોય છે (એટલે ​​​​કે, ઘાતાંકની અભિવ્યક્તિ નાની હોય છે). એક લંબચોરસ અવરોધ ઊંચાઈ માટે યુ o અને પહોળાઈ એગુણાંક પારદર્શિતા ફાઇલ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે
જ્યાં

અવરોધનો આધાર શૂન્ય ઊર્જાને અનુરૂપ છે. અર્ધશાસ્ત્રીય માં કેસ ડીએકતાની સરખામણીમાં નાનું.

ડૉ. અવરોધ દ્વારા કણ પસાર થવાની સમસ્યાનું નિર્માણ નીચે મુજબ છે. શરૂઆત માં કણ દો સમયની ક્ષણ કહેવાતાની નજીકની સ્થિતિમાં છે. સ્થિર સ્થિતિ, જે અભેદ્ય અવરોધ સાથે થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, દૂર ઊભા કરાયેલા અવરોધ સાથે સંભવિત સારીઉત્સર્જિત કણની ઊર્જા કરતાં વધુ ઊંચાઈ સુધી). આ રાજ્ય કહેવાય છે અર્ધ-સ્થિર. સ્થિર અવસ્થાઓની જેમ, સમયસર કણના તરંગ કાર્યની અવલંબન આ કિસ્સામાં પરિબળ દ્વારા આપવામાં આવે છે. જટિલ જથ્થો અહીં ઊર્જા તરીકે દેખાય છે ઇ, કાલ્પનિક ભાગ T. e. ને કારણે એકમ સમય દીઠ અર્ધ-સ્થિર સ્થિતિના સડોની સંભાવના નક્કી કરે છે.

અર્ધ-શાસ્ત્રીય માં અભિગમ, f-loy (3) દ્વારા આપવામાં આવેલી સંભાવનામાં ઘાતાંકીય હોય છે. in-f-le (1) જેવા જ પ્રકારનું પરિબળ. ગોળાકાર સપ્રમાણ સંભવિતના કિસ્સામાં. અવરોધ એ ભ્રમણકક્ષામાંથી અર્ધ-સ્થિર અવસ્થાના ક્ષીણ થવાની સંભાવના છે. ક્વોન્ટમ નંબર lએફ-લોય દ્વારા નિર્ધારિત

અહીં આર 1,2 એ રેડિયલ ટર્નિંગ પોઈન્ટ છે, જેમાં ઈન્ટિગ્રેન્ડ શૂન્યની બરાબર છે. પરિબળ w 0સંભવિતના ક્લાસિકલી મંજૂર ભાગમાં ચળવળની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે, ઉદાહરણ તરીકે. તે પ્રમાણસર છે. ક્લાસિક અવરોધની દિવાલો વચ્ચેના કણોના ઓસિલેશનની આવર્તન.

ટી. ઇ. અમને ભારે ન્યુક્લીના એ-સડોની પદ્ધતિ સમજવાની મંજૂરી આપે છે. -પાર્ટિકલ અને પુત્રી ન્યુક્લિયસની વચ્ચે ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બળ હોય છે. કદના ક્રમના નાના અંતરે f-loy દ્વારા નિર્ધારિત પ્રતિભાવ એન્યુક્લિયસ એવા છે કે ઇએફએફ. નકારાત્મક ગણી શકાય: પરિણામે, સંભાવના એ-સડો સંબંધ દ્વારા આપવામાં આવે છે

અહીં ઉત્સર્જિત એ-પાર્ટિકલની ઊર્જા છે.

ટી. ઇ. દસ અને લાખો ડિગ્રી તાપમાને સૂર્ય અને તારાઓમાં થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ થવાની સંભાવના નક્કી કરે છે (જુઓ. તારાઓની ઉત્ક્રાંતિ),અને થર્મોન્યુક્લિયર વિસ્ફોટ અથવા સીટીએસના સ્વરૂપમાં પાર્થિવ પરિસ્થિતિઓમાં પણ.

સપ્રમાણ સંભવિતતામાં, નબળા રીતે અભેદ્ય અવરોધ દ્વારા અલગ કરાયેલા બે સરખા કુવાઓનો સમાવેશ થાય છે, એટલે કે. કુવાઓમાં રાજ્યોની દખલગીરી તરફ દોરી જાય છે, જે અલગ ઊર્જા સ્તરોના નબળા બેવડા વિભાજન તરફ દોરી જાય છે (કહેવાતા વ્યુત્ક્રમ વિભાજન; જુઓ મોલેક્યુલર સ્પેક્ટ્રા).અવકાશમાં છિદ્રોના અનંત સમયાંતરે સમૂહ માટે, દરેક સ્તર ઊર્જાના ક્ષેત્રમાં ફેરવાય છે. આ સાંકડી ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જાની રચના માટેની પદ્ધતિ છે. સ્ફટિકોમાંના ક્ષેત્રો જાળીના સ્થળો પર ઇલેક્ટ્રોનના મજબૂત જોડાણ સાથે.

જો સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલ પર ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ લાગુ કરવામાં આવે છે. ક્ષેત્ર, પછી મંજૂર ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જાના ઝોન અવકાશમાં ઝોક બને છે. આમ, પોસ્ટ લેવલ ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા તમામ ઝોનને પાર કરે છે. આ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, એક ઊર્જા સ્તરથી ઇલેક્ટ્રોનનું સંક્રમણ શક્ય બને છે. T. e ને કારણે બીજા ઝોનમાં ક્લાસિકલી દુર્ગમ વિસ્તાર એ પ્રતિબંધિત ઉર્જાઓનો વિસ્તાર છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન. ક્વાસીક્લાસિકલ અંદાજ અહીં વિદ્યુત તીવ્રતાના નાના મૂલ્યને અનુરૂપ છે. ક્ષેત્રો આ મર્યાદામાં, ઝેનર બ્રેકડાઉનની સંભાવના મૂળભૂત રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. ઘાતાંકીય, કટ સૂચકમાં મોટી નકારાત્મક છે. પ્રતિબંધિત ઊર્જાની પહોળાઈના ગુણોત્તરના પ્રમાણમાં મૂલ્ય. એકમ કોષના કદના સમાન અંતરે લાગુ ક્ષેત્રમાં ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા મેળવેલી ઊર્જાનો ઝોન.

માં સમાન અસર દેખાય છે ટનલ ડાયોડ,જેમાં સેમિકન્ડક્ટર્સને કારણે ઝોન ઝુકાવેલું છે p-અને n-તેમના સંપર્કની સરહદની બંને બાજુએ ટાઈપ કરો. ટનલિંગ એ હકીકતને કારણે થાય છે કે ચાર્જ કેરિયર જે ઝોનમાં જાય છે ત્યાં મર્યાદિત માત્રામાં બિન-કબજો ધરાવતા રાજ્યો છે.

T. e નો આભાર. ઇલેક્ટ્રિક શક્ય પાતળા ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા અલગ કરાયેલ બે ધાતુઓ વચ્ચે. પાર્ટીશન આ સામાન્ય અને સુપરકન્ડક્ટીંગ બંને સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે. પછીના કિસ્સામાં ત્યાં હોઈ શકે છે જોસેફસન અસર.

ટી. ઇ. મજબૂત વિદ્યુત પ્રવાહમાં બનતી આવી ઘટનાઓ કારણે છે. ક્ષેત્રો, જેમ કે અણુઓનું ઓટોઓનાઇઝેશન (જુઓ ક્ષેત્ર આયનીકરણ) અને ઓટો-ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્સર્જનધાતુઓમાંથી. બંને કિસ્સાઓમાં, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર મર્યાદિત પારદર્શિતાનો અવરોધ બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રિક વધુ મજબૂત ક્ષેત્ર, અવરોધ વધુ પારદર્શક અને મેટલમાંથી ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ વધુ મજબૂત. આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે સ્કેનિંગ ટનલિંગ માઇક્રોસ્કોપ -એક ઉપકરણ જે અભ્યાસ હેઠળની સપાટીના વિવિધ બિંદુઓથી ટનલ પ્રવાહને માપે છે અને તેની વિવિધતાની પ્રકૃતિ વિશે માહિતી પ્રદાન કરે છે.

ટી. ઇ. માત્ર એક કણ ધરાવતી ક્વોન્ટમ સિસ્ટમમાં જ શક્ય નથી. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, સ્ફટિકોમાં અવ્યવસ્થાના નીચા-તાપમાનની હિલચાલને ઘણા કણો ધરાવતા અંતિમ ભાગની ટનલિંગ સાથે સાંકળી શકાય છે. આ પ્રકારની સમસ્યાઓમાં, એક રેખીય અવ્યવસ્થાને સ્થિતિસ્થાપક તાર તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, જે શરૂઆતમાં ધરી સાથે પડેલી હોય છે. ખાતેસંભવિતના સ્થાનિક મિનિમામાંના એકમાં V(x, y).આ સંભવિત પર નિર્ભર નથી y,અને ધરી સાથે તેની રાહત એક્સસ્થાનિક મિનિમાનો ક્રમ છે, જેમાંથી દરેક ક્રિસ્ટલ પર લાગુ યાંત્રિક બળના આધારે રકમ દ્વારા બીજા કરતા નીચું છે. વોલ્ટેજ આ તાણના પ્રભાવ હેઠળ અવ્યવસ્થાની હિલચાલ સંલગ્ન લઘુત્તમ વ્યાખ્યાયિતમાં ટનલિંગમાં ઘટાડો થાય છે. તેના બાકીના ભાગને અનુગામી ખેંચવા સાથે ડિસલોકેશનનો સેગમેન્ટ. ચળવળ માટે સમાન પ્રકારની ટનલ મિકેનિઝમ જવાબદાર હોઈ શકે છે ચાર્જ ઘનતા તરંગોપીયર્લ્સ ડાઇલેક્ટ્રિકમાં (જુઓ પીયર્લ્સ સંક્રમણ).

આવી બહુપરીમાણીય ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સની ટનલિંગ અસરોની ગણતરી કરવા માટે, અર્ધશાસ્ત્રીય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે. સ્વરૂપમાં તરંગ કાર્યનું પ્રતિનિધિત્વ જ્યાં એસ-ક્લાસિક સિસ્ટમો T. e માટે. કાલ્પનિક ભાગ નોંધપાત્ર છે એસ,ક્લાસિકલી દુર્ગમ પ્રદેશમાં વેવ ફંક્શનનું એટેન્યુએશન નક્કી કરવું. તેની ગણતરી કરવા માટે, જટિલ માર્ગની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ક્વોન્ટમ કણ સંભવિત કાબુ. અવરોધ થર્મોસ્ટેટ સાથે જોડાયેલ હોઈ શકે છે. ક્લાસિકમાં મિકેનિક્સમાં, આ ઘર્ષણ સાથેની ગતિને અનુરૂપ છે. આમ, ટનલીંગનું વર્ણન કરવા માટે નામના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે ડિસિપેટિવ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ. જોસેફસન સંપર્કોની વર્તમાન સ્થિતિના મર્યાદિત જીવનકાળને સમજાવવા માટે આ પ્રકારની વિચારણાઓનો ઉપયોગ થવો જોઈએ. આ કિસ્સામાં, ટનલિંગ થાય છે. અવરોધ દ્વારા ક્વોન્ટમ કણ, અને થર્મોસ્ટેટની ભૂમિકા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ભજવવામાં આવે છે.

લિટ.:લેન્ડૌ એલ.ડી., લિફશિટ્સ ઇ.એમ., ક્વોન્ટમ, ચોથી આવૃત્તિ, એમ., 1989; ઝિમન જે., સોલિડ સ્ટેટ થિયરીના સિદ્ધાંતો, ટ્રાન્સ. અંગ્રેજીમાંથી, 2જી આવૃત્તિ, એમ., 1974; બાઝ એ. આઈ., ઝેલ્ડોવિચ યા., પેરેલોમોવ એ. એમ., સ્કેટરિંગ, રિએક્શન્સ એન્ડ ડિકેઝ ઇન નોન-રિલેટિવિસ્ટિક ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ, 2જી આવૃત્તિ., એમ., 1971; ઘન પદાર્થોમાં ટનલ ઘટના, ટ્રાન્સ. અંગ્રેજીમાંથી, એમ., 1973; લિખારેવ કે.કે., જોસેફસન જંકશનની ગતિશીલતાનો પરિચય, એમ., 1985. B. I. Ivlev.

ભૌતિક જ્ઞાનકોશ. 5 વોલ્યુમમાં. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. એડિટર-ઇન-ચીફ એ.એમ. પ્રોખોરોવ. 1988 .

અન્ય શબ્દકોશોમાં "TUNNEL EFECT" શું છે તે જુઓ:

આધુનિક જ્ઞાનકોશ

માઇક્રોપાર્ટિકલનું પસાર થવું કે જેની ઊર્જા સંભવિત અવરોધ દ્વારા અવરોધની ઊંચાઈ કરતાં ઓછી છે; ક્વોન્ટમ અસર, અવરોધ પ્રદેશમાં કણના મોમેન્ટા (અને ઊર્જા) ના ફેલાવા દ્વારા સ્પષ્ટ રીતે સમજાવવામાં આવે છે (અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત જુઓ). ટનલના પરિણામે... ... મોટા જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ

ટનલ અસર- ટનલ ઇફેક્ટ, માઇક્રોપાર્ટિકલના સંભવિત અવરોધમાંથી પસાર થવું કે જેની ઊર્જા અવરોધની ઊંચાઈ કરતાં ઓછી હોય; ક્વોન્ટમ અસર, અવરોધ પ્રદેશમાં કણના મોમેન્ટા (અને શક્તિઓ) ના ફેલાવા દ્વારા સ્પષ્ટ રીતે સમજાવવામાં આવે છે (સિદ્ધાંતની અનિશ્ચિતતાને કારણે) ... સચિત્ર જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ

ટનલ અસર- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ અને પાવર એન્જિનિયરિંગનો અંગ્રેજી-રશિયન શબ્દકોશ, મોસ્કો, 1999] ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગના વિષયો, મૂળભૂત ખ્યાલો EN ટનલ ઇફેક્ટ ... ટેકનિકલ અનુવાદકની માર્ગદર્શિકા

ટનલ અસર- (ટનલિંગ) એક ક્વોન્ટમ યાંત્રિક ઘટના કે જેમાં માઇક્રોપાર્ટિકલ દ્વારા સંભવિત સંભવિતને દૂર કરવામાં આવે છે (જુઓ) જ્યારે તેની કુલ ઊર્જા અવરોધની ઊંચાઈ કરતાં ઓછી હોય છે. ટી. ઇ. માઇક્રોપાર્ટિકલ્સના તરંગ ગુણધર્મોને કારણે થાય છે અને થર્મોન્યુક્લિયરના પ્રવાહને અસર કરે છે... ... મોટા પોલિટેકનિક જ્ઞાનકોશ

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ ... વિકિપીડિયા

માઇક્રોપાર્ટિકલનું પસાર થવું કે જેની ઊર્જા સંભવિત અવરોધ દ્વારા અવરોધની ઊંચાઈ કરતાં ઓછી છે; ક્વોન્ટમ અસર, અવરોધ પ્રદેશમાં કણના મોમેન્ટા (અને ઊર્જા) ના ફેલાવા દ્વારા સ્પષ્ટ રીતે સમજાવવામાં આવે છે (અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત જુઓ). ટનલના પરિણામે... ... જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ

ટનલ અસર એ એક અદ્ભુત ઘટના છે, જે શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી સંપૂર્ણપણે અશક્ય છે. પરંતુ રહસ્યમય અને રહસ્યમય ક્વોન્ટમ વિશ્વમાં, દ્રવ્ય અને ઊર્જા વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના થોડા અલગ નિયમો કામ કરે છે. ટનલ અસર એ ચોક્કસ સંભવિત અવરોધને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા છે, જો કે તેની ઊર્જા અવરોધની ઊંચાઈ કરતા ઓછી હોય. આ ઘટના માત્ર પ્રકૃતિમાં ક્વોન્ટમ છે અને શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સના તમામ નિયમો અને સિદ્ધાંતોનો સંપૂર્ણપણે વિરોધાભાસ કરે છે. આપણે જે વિશ્વમાં જીવીએ છીએ તે વધુ આશ્ચર્યજનક છે.

ક્વોન્ટમ ટનલીંગ અસર શું છે તે સમજવાની શ્રેષ્ઠ રીત એ છે કે અમુક બળ સાથે છિદ્રમાં ફેંકવામાં આવેલા ગોલ્ફ બોલના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરવો. સમયના કોઈપણ એકમમાં, બોલની કુલ ઊર્જા ગુરુત્વાકર્ષણના સંભવિત બળના વિરોધમાં હોય છે. જો આપણે ધારીએ કે તે ગુરુત્વાકર્ષણ બળથી હલકી ગુણવત્તાવાળા છે, તો સ્પષ્ટ કરેલ પદાર્થ તેના પોતાના પર છિદ્ર છોડી શકશે નહીં. પરંતુ આ શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર છે. છિદ્રની ધારને દૂર કરવા અને તેના માર્ગ પર ચાલુ રાખવા માટે, તેને ચોક્કસપણે વધારાના ગતિ આવેગની જરૂર પડશે. આ મહાન ન્યુટને કહ્યું છે.

ક્વોન્ટમ વિશ્વમાં, વસ્તુઓ થોડી અલગ છે. હવે ધારીએ કે છિદ્રમાં એક ક્વોન્ટમ કણ છે. આ કિસ્સામાં, અમે હવે જમીનમાં વાસ્તવિક શારીરિક હતાશા વિશે વાત કરીશું નહીં, પરંતુ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ પરંપરાગત રીતે "સંભવિત છિદ્ર" તરીકે ઓળખાય છે તે વિશે વાત કરીશું. આવા મૂલ્યમાં ભૌતિક બાજુનું એનાલોગ પણ છે - ઊર્જા અવરોધ. અહીં પરિસ્થિતિ સૌથી ધરમૂળથી બદલાય છે. કહેવાતા ક્વોન્ટમ સંક્રમણ માટે અને કણ અવરોધની બહાર દેખાય તે માટે, બીજી સ્થિતિ જરૂરી છે.

જો બાહ્ય ઉર્જા ક્ષેત્રની તાકાત કણ કરતાં ઓછી હોય, તો તેની ઊંચાઈને ધ્યાનમાં લીધા વિના તેની પાસે વાસ્તવિક તક છે. ભલે તેની પાસે ન્યૂટોનિયન ભૌતિકશાસ્ત્રની સમજમાં પૂરતી ગતિ ઊર્જા ન હોય. આ સમાન ટનલ અસર છે. તે નીચે પ્રમાણે કામ કરે છે. કોઈપણ ભૌતિક જથ્થાનો ઉપયોગ કર્યા વિના કોઈપણ કણનું વર્ણન કરવું લાક્ષણિક છે, પરંતુ સમયના દરેક ચોક્કસ એકમ પર અવકાશમાં ચોક્કસ બિંદુએ સ્થિત હોવાની સંભાવના સાથે સંકળાયેલ તરંગ કાર્ય દ્વારા.

જ્યારે કોઈ કણ ચોક્કસ અવરોધ સાથે અથડાય છે, ત્યારે શ્રોડિન્જર સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને, તમે આ અવરોધને દૂર કરવાની સંભાવનાની ગણતરી કરી શકો છો. કારણ કે અવરોધ માત્ર ઉર્જાનું શોષણ કરતું નથી પણ તેને ઝડપથી ઓલવી નાખે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ક્વોન્ટમ વિશ્વમાં કોઈ દુસ્તર અવરોધો નથી, પરંતુ માત્ર વધારાની શરતો છે કે જેના હેઠળ કણ પોતાને આ અવરોધોની બહાર શોધી શકે છે. વિવિધ અવરોધો, અલબત્ત, કણોની હિલચાલમાં દખલ કરે છે, પરંતુ તે કોઈ પણ રીતે નક્કર, અભેદ્ય સીમાઓ નથી. પરંપરાગત રીતે કહીએ તો, આ બે વિશ્વ વચ્ચેની એક પ્રકારની સરહદ છે - ભૌતિક અને ઊર્જાસભર.

ટનલ ઇફેક્ટ પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં તેના એનાલોગ ધરાવે છે - શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં અણુનું ઓટોઓનાઇઝેશન. સોલિડ સ્ટેટ ફિઝિક્સ ટનલિંગ અભિવ્યક્તિઓના ઉદાહરણોમાં પણ ભરપૂર છે. આમાં ક્ષેત્ર ઉત્સર્જન, સ્થળાંતર, તેમજ પાતળા ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મ દ્વારા અલગ કરાયેલા બે સુપરકન્ડક્ટરના સંપર્કમાં ઉદ્ભવતી અસરોનો સમાવેશ થાય છે. નીચા અને ક્રાયોજેનિક તાપમાનની સ્થિતિમાં અસંખ્ય રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓના અમલીકરણમાં ટનલિંગ અસાધારણ ભૂમિકા ભજવે છે.

ટનલ અસર, અવકાશના પ્રદેશ દ્વારા ક્વોન્ટમ કણના ઘૂંસપેંઠનો સમાવેશ કરતી ક્વોન્ટમ અસર, જેમાં ક્લાસિકલના નિયમો અનુસાર ભૌતિકશાસ્ત્ર, એક કણ શોધવા પ્રતિબંધિત છે. ઉત્તમ

કુલ ઉર્જા E અને સંભવિત સાથેનો કણ. ક્ષેત્ર ફક્ત અવકાશના તે પ્રદેશોમાં જ રહી શકે છે જ્યાં તેની કુલ ઊર્જા સંભવિત કરતાં વધી નથી. ક્ષેત્ર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ઊર્જા U. ક્વોન્ટમ કણનું વેવ ફંક્શન સમગ્ર અવકાશમાં બિનશૂન્ય હોવાથી અને અવકાશના ચોક્કસ પ્રદેશમાં કણ શોધવાની સંભાવના તરંગ કાર્યના મોડ્યુલસના વર્ગ દ્વારા આપવામાં આવે છે, પછી પ્રતિબંધિત (શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સના દૃષ્ટિકોણથી) ) પ્રદેશોમાં તરંગનું કાર્ય શૂન્ય નથી. સંભવિત ક્ષેત્ર U(x) (x એ કણનું સંકલન છે) માં એક-પરિમાણીય કણની મોડેલ સમસ્યાનો ઉપયોગ કરીને ટનલ અસરનું વર્ણન કરવું અનુકૂળ છે. સપ્રમાણ ડબલ-વેલ પોટેન્શિયલ (ફિગ. a) ના કિસ્સામાં, વેવ ફંક્શન કુવાઓની અંદર "ફીટ" હોવું જોઈએ, એટલે કે, તે સ્થાયી તરંગ છે. અલગ ઊર્જા સ્ત્રોતો સ્તરો કે જે અવરોધની નીચે સ્થિત છે જે સંભવિત સ્વરૂપના મિનિમાને નજીકથી અંતરે (લગભગ અધોગતિ પામેલા) સ્તરોને અલગ કરે છે. ઊર્જા તફાવત સ્તરો, ઘટકો, કહેવાય છે. ટનલ વિભાજન, આ તફાવત એ હકીકતને કારણે છે કે દરેક કેસ માટે સમસ્યાનું ચોક્કસ નિરાકરણ (તરંગ કાર્ય) સંભવિતના લઘુત્તમ બંનેમાં સ્થાનીકૃત છે અને તમામ ચોક્કસ ઉકેલો બિન-અધોગતિ સ્તરોને અનુરૂપ છે (જુઓ). ટનલ અસરની સંભાવના અવરોધ દ્વારા તરંગ પેકેટના પ્રસારણના ગુણાંક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે સંભવિત મિનિમામાંના એકમાં સ્થાનીકૃત કણની બિન-સ્થિર સ્થિતિનું વર્ણન કરે છે.

સંભવિત વણાંકો કણની ઊર્જા U (x) એ કિસ્સામાં જ્યારે તેના પર આકર્ષક બળ (a - બે સંભવિત કૂવા, b - એક સંભવિત કૂવો) દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે છે અને તે કિસ્સામાં જ્યારે પ્રતિકૂળ બળ કણ પર કાર્ય કરે છે (વિકારાત્મક સંભવિત, c). E એ કણની કુલ ઊર્જા છે, x એ સંકલન છે. પાતળી રેખાઓ તરંગ કાર્યોનું નિરૂપણ કરે છે.

સંભવિતમાં c =, અલગ ઊર્જા પર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સંભવિત કરતાં વધુ ઊર્જા E ધરાવતા કણ માટે એક સ્થાનિક લઘુત્તમ (ફિગ. b) સાથેનું ક્ષેત્ર. ત્યાં કોઈ રાજ્યો નથી, પરંતુ અર્ધ-સ્થિર રાજ્યોનો સમૂહ છે, જેમાં મહાન સંબંધિત છે. ન્યૂનતમ નજીક એક કણ શોધવાની સંભાવના.

આવા અર્ધ-સ્થિર અવસ્થાઓને અનુરૂપ વેવ પેકેટો મેટાસ્ટેબલ સ્થિતિઓનું વર્ણન કરે છે; ટનલ અસરને કારણે વેવ પેકેટ્સ ફેલાય છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આ અવસ્થાઓ તેમના જીવનકાળ (સડોની સંભાવના) અને ઊર્જાની પહોળાઈ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સ્તર

નાયબ. ટનલ ઇફેક્ટના અભિવ્યક્તિ માટે મહત્વપૂર્ણ: 1) અલગ ઓસિલેશનનું ટનલ વિભાજન, પરિભ્રમણ. અને ઇલેક્ટ્રોનિક-સહ-લેબેટ.

સ્તર ઓસિલેશનનું વિભાજન. કેટલાક સાથે સ્તરો. સમકક્ષ સંતુલન પરમાણુ રૂપરેખાંકનો એ વ્યુત્ક્રમ ડબલિંગ (પ્રકારમાં), અવરોધિત આંતરિક સાથે સ્તરોનું વિભાજન છે. પરિભ્રમણ ( , ) અથવા માં, જેના માટે ઇન્ટ્રા-મોલ. સમકક્ષ સંતુલન રૂપરેખાંકનો (દા.ત. PF 5) તરફ દોરી જતી પુનઃ ગોઠવણી.

જો અલગ સમકક્ષ મિનિમા સંભવિત દ્વારા વિભાજિત નથી. અવરોધો (ઉદાહરણ તરીકે, જમણા અને ડાબા હાથના સંકુલ માટે સંતુલન ગોઠવણી), પછી વાસ્તવિક થાંભલાઓનું પર્યાપ્ત વર્ણન. સિસ્ટમો સ્થાનિક તરંગ પેકેટોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. આ કિસ્સામાં, બે મિનિમામાં સ્થાનીકૃત સ્થિર સ્થિતિઓ અસ્થિર છે: ખૂબ જ નાની વિક્ષેપોના પ્રભાવ હેઠળ, એક અથવા બીજા લઘુત્તમમાં સ્થાનીકૃત બે રાજ્યોની રચના શક્ય છે.

અર્ધ-ડિજનરેટ જૂથોનું વિભાજન ફરે છે. સ્ટેટ્સ (કહેવાતા રોટેશનલ ક્લસ્ટર) પણ મોલના ટનલીંગને કારણે છે. કેટલાક પડોશીઓ વચ્ચે સિસ્ટમો. પરિભ્રમણની સમકક્ષ સ્થિર અક્ષો. ઇલેક્ટ્રોન સ્પંદનોનું વિભાજન. (વાઇબ્રોનિક) સ્થિતિ મજબૂત જાહ્ન-ટેલર અસરોના કિસ્સામાં થાય છે. ટનલનું વિભાજન વ્યક્તિગત અથવા પરમાણુ અવસ્થાઓના ઇલેક્ટ્રોનિક અવસ્થાઓ દ્વારા રચાયેલા બેન્ડના અસ્તિત્વ સાથે પણ સંકળાયેલું છે. સમયાંતરે ટુકડાઓ માળખું

જમીનમાં ખોદવામાં આવેલા ગોળાકાર છિદ્રની અંદર એક બોલ ફરતો હોવાની કલ્પના કરો. સમયની કોઈપણ ક્ષણે, બોલની ઉર્જા તેની ગતિ ઊર્જા અને ગુરુત્વાકર્ષણની સંભવિત ઉર્જા વચ્ચે છિદ્રના તળિયે (થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ મુજબ) કેટલી ઉંચી છે તેના આધારે વિતરિત કરવામાં આવે છે. જ્યારે બોલ છિદ્રની બાજુએ પહોંચે છે, ત્યારે બે દૃશ્યો શક્ય છે. જો તેની કુલ ઊર્જા ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની સંભવિત ઊર્જા કરતાં વધી જાય, જે બોલના સ્થાનની ઊંચાઈ દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે, તો તે છિદ્રમાંથી કૂદી જશે. જો બોલની કુલ ઉર્જા છિદ્રની બાજુના સ્તરે ગુરુત્વાકર્ષણની સંભવિત ઉર્જા કરતાં ઓછી હોય, તો બોલ નીચે, છિદ્રમાં, વિરુદ્ધ બાજુ તરફ વળશે; આ ક્ષણે જ્યારે સંભવિત ઉર્જા બોલની કુલ ઉર્જા જેટલી હોય છે, તે થોભશે અને પાછું વળશે. બીજા કિસ્સામાં, જ્યાં સુધી વધારાની ગતિ ઊર્જા આપવામાં ન આવે ત્યાં સુધી બોલ છિદ્રમાંથી ક્યારેય બહાર નીકળશે નહીં - ઉદાહરણ તરીકે, તેને દબાણ કરીને. ન્યૂટનના મિકેનિક્સના નિયમો અનુસાર, જો તેની પાસે ઓવરબોર્ડમાં ફરવા માટે તેની પોતાની ઊર્જા પૂરતી ન હોય તો તેને વધારાનો વેગ આપ્યા વિના ક્યારેય છિદ્ર છોડશે નહીં.

હવે કલ્પના કરો કે ખાડાની બાજુઓ પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપર છે (ચંદ્રના ખાડાની જેમ). જો બોલ આવા છિદ્રની ઉપરની બાજુ પર પડવાનું સંચાલન કરે છે, તો તે આગળ વળશે. એ યાદ રાખવું અગત્યનું છે કે દડા અને છિદ્રની ન્યુટોનિયન દુનિયામાં, જો બોલમાં ટોચની ધાર સુધી પહોંચવા માટે પૂરતી ગતિ ઊર્જા ન હોય તો તે છિદ્રની બાજુ પર વધુ વળશે તે હકીકતનો કોઈ અર્થ નથી. જો તે ધાર સુધી પહોંચતું નથી, તો તે ખાલી છિદ્રમાંથી બહાર નીકળી શકશે નહીં અને તે મુજબ, કોઈપણ પરિસ્થિતિમાં, કોઈપણ ઝડપે નહીં અને આગળ ક્યાંય પણ વળશે નહીં, પછી ભલે તે બાજુની ધારની બહારની સપાટીની ઉપરની ઊંચાઈ હોય.

ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની દુનિયામાં, વસ્તુઓ અલગ છે. ચાલો કલ્પના કરીએ કે આવા છિદ્ર જેવી કોઈ વસ્તુમાં ક્વોન્ટમ કણ છે. આ કિસ્સામાં, અમે હવે વાસ્તવિક ભૌતિક છિદ્ર વિશે વાત કરી રહ્યા નથી, પરંતુ એક શરતી પરિસ્થિતિ વિશે જ્યારે કોઈ કણને અવરોધને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જાના ચોક્કસ પુરવઠાની જરૂર હોય છે જે તેને ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ જે કૉલ કરવા માટે સંમત થયા છે તેમાંથી તેને તોડતા અટકાવે છે. "સંભવિત છિદ્ર". આ ખાડામાં બાજુનું ઊર્જા એનાલોગ પણ છે - કહેવાતા "સંભવિત અવરોધ". તેથી, જો સંભવિત અવરોધની બહાર ઉર્જા ક્ષેત્રની તીવ્રતાનું સ્તર કણ દ્વારા કબજામાં રહેલી ઉર્જા કરતા ઓછું હોય, તો તેને "ઓવરબોર્ડ" થવાની તક છે, ભલે આ કણની વાસ્તવિક ગતિ ઊર્જા "ઓવર" કરવા માટે પૂરતી ન હોય. ન્યૂટોનિયન અર્થમાં બોર્ડની ધાર. સંભવિત અવરોધ દ્વારા કણ પસાર કરવા માટેની આ પદ્ધતિને ક્વોન્ટમ ટનલીંગ અસર કહેવાય છે.

તે આ રીતે કામ કરે છે: ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં, કણનું વર્ણન વેવ ફંક્શન દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે સમયની આપેલ ક્ષણે આપેલ જગ્યાએ કણ સ્થિત હોવાની સંભાવના સાથે સંબંધિત છે. જો કોઈ કણ સંભવિત અવરોધ સાથે અથડાય છે, તો શ્રોડિન્જરનું સમીકરણ આપણને તેના દ્વારા કણના પ્રવેશની સંભાવનાની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે, કારણ કે તરંગ કાર્ય અવરોધ દ્વારા માત્ર ઊર્જાસભર રીતે શોષાય નથી, પરંતુ તે ખૂબ જ ઝડપથી ઓલવાઈ જાય છે - ઘાતાંકીય રીતે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની દુનિયામાં સંભવિત અવરોધ અસ્પષ્ટ છે. તે, અલબત્ત, કણને આગળ વધતા અટકાવે છે, પરંતુ ક્લાસિકલ ન્યૂટોનિયન મિકેનિક્સની જેમ નક્કર, અભેદ્ય સીમા નથી.

જો અવરોધ પૂરતો ઓછો હોય અથવા જો કણની કુલ ઉર્જા થ્રેશોલ્ડની નજીક હોય, તો તરંગ કાર્ય, જો કે કણ અવરોધની ધારની નજીક પહોંચે છે તેમ તે ઝડપથી ઘટે છે, તેને દૂર કરવાની તક છોડી દે છે. એટલે કે, સંભવિત અવરોધની બીજી બાજુએ કણ શોધવામાં આવશે તેવી ચોક્કસ સંભાવના છે - ન્યુટોનિયન મિકેનિક્સની દુનિયામાં આ અશક્ય હશે. અને એકવાર કણ અવરોધની ધારને ઓળંગી જાય (તેને ચંદ્રના ખાડોનો આકાર દો), તે મુક્તપણે તેના બાહ્ય ઢોળાવને જે છિદ્રમાંથી બહાર આવ્યો છે તેનાથી દૂર નીચે જશે.

ક્વોન્ટમ ટનલ જંકશનને સંભવિત અવરોધ દ્વારા કણના "લિકેજ" અથવા "પર્કોલેશન" તરીકે વિચારી શકાય છે, જે પછી કણ અવરોધથી દૂર જાય છે. પ્રકૃતિમાં, તેમજ આધુનિક તકનીકોમાં આ પ્રકારની ઘટનાના પુષ્કળ ઉદાહરણો છે. લાક્ષણિક કિરણોત્સર્ગી સડો લો: ભારે ન્યુક્લિયસ બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન ધરાવતા આલ્ફા કણનું ઉત્સર્જન કરે છે. એક તરફ, કોઈ આ પ્રક્રિયાની એવી રીતે કલ્પના કરી શકે છે કે ભારે ન્યુક્લિયસ ઇન્ટ્રાન્યુક્લિયર બાઈન્ડિંગ ફોર્સ દ્વારા આલ્ફા કણને પોતાની અંદર રાખે છે, જેમ કે અમારા ઉદાહરણમાં બોલને છિદ્રમાં રાખવામાં આવ્યો હતો. જો કે, જો આલ્ફા કણમાં ઇન્ટ્રાન્યુક્લિયર બોન્ડના અવરોધને દૂર કરવા માટે પૂરતી મુક્ત ઊર્જા ન હોય તો પણ, તેના ન્યુક્લિયસથી અલગ થવાની સંભાવના હજુ પણ છે. અને સ્વયંસ્ફુરિત આલ્ફા ઉત્સર્જનનું અવલોકન કરીને, અમે ટનલ અસરની વાસ્તવિકતાની પ્રાયોગિક પુષ્ટિ પ્રાપ્ત કરીએ છીએ.

ટનલ ઇફેક્ટનું બીજું મહત્વનું ઉદાહરણ એ થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનની પ્રક્રિયા છે જે તારાઓને શક્તિ આપે છે (તારાઓનું ઉત્ક્રાંતિ જુઓ). થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનનો એક તબક્કો બે ડ્યુટેરિયમ ન્યુક્લી (એક પ્રોટોન અને એક ન્યુટ્રોન પ્રત્યેક) ની અથડામણ છે, જેના પરિણામે હિલીયમ-3 ન્યુક્લિયસ (બે પ્રોટોન અને એક ન્યુટ્રોન) ની રચના થાય છે અને એક ન્યુટ્રોનનું ઉત્સર્જન થાય છે. કુલોમ્બના નિયમ મુજબ, સમાન ચાર્જવાળા બે કણો (આ કિસ્સામાં, પ્રોટોન કે જે ડ્યુટેરિયમ ન્યુક્લીનો ભાગ છે) વચ્ચે પરસ્પર વિકારનું એક શક્તિશાળી બળ છે - એટલે કે, એક શક્તિશાળી સંભવિત અવરોધ છે. ન્યૂટનની દુનિયામાં, ડ્યુટેરિયમ ન્યુક્લિયસ હિલિયમ ન્યુક્લિયસનું સંશ્લેષણ કરવા માટે પૂરતું નજીક આવી શક્યું નથી. જો કે, તારાઓની ઊંડાઈમાં, તાપમાન અને દબાણ એટલું ઊંચું હોય છે કે ન્યુક્લિયસની ઊર્જા તેમના ફ્યુઝનના થ્રેશોલ્ડ સુધી પહોંચે છે (આપણા અર્થમાં, મધ્યવર્તી કેન્દ્ર લગભગ અવરોધની ધાર પર હોય છે), જેના પરિણામે ટનલ અસર કામ કરવાનું શરૂ કરે છે, થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન થાય છે - અને તારાઓ ચમકે છે.

છેલ્લે, ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ ટેક્નોલૉજીમાં પ્રેક્ટિસમાં ટનલ ઇફેક્ટનો ઉપયોગ પહેલેથી જ થાય છે. આ સાધનની ક્રિયા એ હકીકત પર આધારિત છે કે ચકાસણીની ધાતુની ટોચ અત્યંત ટૂંકા અંતરે અભ્યાસ હેઠળની સપાટીની નજીક આવે છે. આ કિસ્સામાં, સંભવિત અવરોધ ધાતુના અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને અભ્યાસ હેઠળની સપાટી પર વહેતા અટકાવે છે. જ્યારે અધ્યયન હેઠળની સપાટીની સાથે અત્યંત નજીકના અંતરે પ્રોબને ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે તે અણુ દ્વારા અણુને ખસેડતી હોય તેવું લાગે છે. જ્યારે ચકાસણી અણુઓની નજીક હોય છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે ચકાસણી પસાર થાય છે તેના કરતાં અવરોધ ઓછો હોય છે. તદનુસાર, જ્યારે ઉપકરણ અણુ માટે "ગ્રોપ્સ" કરે છે, ત્યારે ટનલિંગ અસરના પરિણામે ઇલેક્ટ્રોન લિકેજમાં વધારો થવાને કારણે વર્તમાન વધે છે, અને અણુઓ વચ્ચેની જગ્યાઓમાં વર્તમાન ઘટે છે. આ સપાટીઓની અણુ રચનાઓનો વિગતવાર અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, શાબ્દિક રીતે તેમને "મેપિંગ" કરે છે. માર્ગ દ્વારા, ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ પદાર્થની રચનાના અણુ સિદ્ધાંતની અંતિમ પુષ્ટિ પ્રદાન કરે છે.

શું દડો દીવાલમાંથી ઉડી શકે છે, જેથી દીવાલ ક્ષતિ વિનાની જગ્યાએ રહે અને બોલની ઊર્જા બદલાતી નથી? અલબત્ત નહીં, જવાબ પોતે જ સૂચવે છે, જીવનમાં આવું થતું નથી. દિવાલમાંથી ઉડવા માટે, બોલમાં તેમાંથી પસાર થવા માટે પૂરતી ઊર્જા હોવી આવશ્યક છે. એ જ રીતે, જો તમે એક હોલોમાં બોલને ટેકરી પર ફેરવવા માંગતા હોવ, તો તમારે તેને સંભવિત અવરોધને દૂર કરવા માટે પૂરતી ઊર્જાનો પુરવઠો પ્રદાન કરવાની જરૂર છે - ટોચ પર અને અંદર બોલની સંભવિત ઊર્જામાં તફાવત. હોલો શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સના કાયદાઓ દ્વારા વર્ણવેલ સંસ્થાઓ સંભવિત અવરોધને ત્યારે જ દૂર કરે છે જ્યારે તેમની પાસે મહત્તમ સંભવિત ઉર્જા કરતાં કુલ ઉર્જા હોય.

તે માઇક્રોકોઝમમાં કેવી રીતે ચાલે છે? માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરે છે. તેઓ ચોક્કસ માર્ગો સાથે આગળ વધતા નથી, પરંતુ અવકાશમાં તરંગની જેમ "ગંધિત" છે. માઇક્રોપાર્ટિકલ્સના આ તરંગ ગુણધર્મો અણધારી ઘટના તરફ દોરી જાય છે, અને તેમાંથી કદાચ સૌથી આશ્ચર્યજનક ટનલ અસર છે.

તે તારણ આપે છે કે માઇક્રોકોઝમમાં "દિવાલ" સ્થાને રહી શકે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન તેના દ્વારા ઉડે ​​છે જાણે કંઇ બન્યું ન હોય.

સૂક્ષ્મ કણો સંભવિત અવરોધને દૂર કરે છે, ભલે તેમની ઉર્જા તેની ઊંચાઈ કરતા ઓછી હોય.

માઇક્રોકોઝમમાં સંભવિત અવરોધ ઘણીવાર વિદ્યુત દળો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, અને આ ઘટનાનો પ્રથમ સામનો ત્યારે થયો હતો જ્યારે અણુ ન્યુક્લિયને ચાર્જ કરેલા કણોથી ઇરેડિયેટ કરવામાં આવ્યા હતા. પ્રોટોન જેવા સકારાત્મક ચાર્જવાળા કણ માટે ન્યુક્લિયસનો સંપર્ક કરવો બિનતરફેણકારી છે, કારણ કે, કાયદા અનુસાર, પ્રતિકૂળ દળો પ્રોટોન અને ન્યુક્લિયસ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. તેથી, પ્રોટોનને ન્યુક્લિયસની નજીક લાવવા માટે, કાર્ય કરવું આવશ્યક છે; સંભવિત ઉર્જા ગ્રાફ ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે દેખાય છે. 1. સાચું છે કે, પ્રોટોન ન્યુક્લિયસ (સે.મી.ના અંતરે) ની નજીક આવે તે પૂરતું છે અને આકર્ષણના શક્તિશાળી પરમાણુ દળો (મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા) તરત જ કાર્યમાં આવે છે અને તે ન્યુક્લિયસ દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે. પરંતુ તમારે પહેલા સંપર્ક કરવો જોઈએ, સંભવિત અવરોધને દૂર કરવો જોઈએ.

અને તે બહાર આવ્યું છે કે પ્રોટોન આ કરી શકે છે, ભલે તેની ઊર્જા E અવરોધની ઊંચાઈ કરતા ઓછી હોય. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં હંમેશની જેમ, પ્રોટોન ન્યુક્લિયસમાં પ્રવેશ કરશે તે નિશ્ચિતતા સાથે કહેવું અશક્ય છે. પરંતુ સંભવિત અવરોધના આવા ટનલ પેસેજની ચોક્કસ સંભાવના છે. આ સંભાવના વધારે છે, ઉર્જાનો તફાવત જેટલો નાનો છે અને કણોનું દળ ઓછું છે (અને તીવ્રતા પર સંભાવનાની અવલંબન ખૂબ જ તીવ્ર છે - ઘાતાંકીય).

ટનલિંગના વિચારના આધારે, ડી. કોકક્રોફ્ટ અને ઇ. વોલ્ટને કેવેન્ડિશ લેબોરેટરીમાં 1932 માં ન્યુક્લીના કૃત્રિમ વિભાજનની શોધ કરી. તેઓએ પ્રથમ પ્રવેગક બનાવ્યું, અને જો કે પ્રવેગક પ્રોટોનની ઊર્જા સંભવિત અવરોધને દૂર કરવા માટે પૂરતી ન હતી, પ્રોટોન, ટનલ અસરને કારણે, ન્યુક્લિયસમાં ઘૂસી ગયા અને પરમાણુ પ્રતિક્રિયા પેદા કરી. ટનલ અસર પણ આલ્ફા સડોની ઘટના સમજાવે છે.

ટનલ ઇફેક્ટને સોલિડ સ્ટેટ ફિઝિક્સ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશન મળી છે.

કલ્પના કરો કે કાચની પ્લેટ (સબસ્ટ્રેટ) પર મેટલ ફિલ્મ લાગુ કરવામાં આવે છે (સામાન્ય રીતે તે શૂન્યાવકાશમાં ધાતુને જમા કરીને મેળવવામાં આવે છે). પછી તે ઓક્સિડાઇઝ્ડ થઈ ગયું, સપાટી પર ડાઇલેક્ટ્રિક (ઓક્સાઇડ) નું સ્તર બનાવ્યું, જે માત્ર થોડા દસ એંગસ્ટ્રોમ જાડા હતું. અને ફરીથી તેઓએ તેને ધાતુની ફિલ્મથી આવરી લીધું. પરિણામ કહેવાતા "સેન્ડવીચ" હશે (શાબ્દિક રીતે, આ અંગ્રેજી શબ્દ બ્રેડના બે ટુકડાઓનો સંદર્ભ આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે, તેમની વચ્ચે ચીઝ સાથે), અથવા, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ટનલ સંપર્ક.

શું ઇલેક્ટ્રોન એક ધાતુની ફિલ્મમાંથી બીજી તરફ જઈ શકે છે? એવું લાગતું નથી - ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તર તેમની સાથે દખલ કરે છે. ફિગ માં. આકૃતિ 2 સંકલન પર ઇલેક્ટ્રોન સંભવિત ઊર્જાની અવલંબનનો ગ્રાફ બતાવે છે. ધાતુમાં, ઇલેક્ટ્રોન મુક્તપણે ફરે છે અને તેની સંભવિત ઊર્જા શૂન્ય છે. ડાઇલેક્ટ્રિક દાખલ કરવા માટે, કાર્ય કાર્ય કરવું જરૂરી છે, જે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ (અને તેથી કુલ) ઊર્જા કરતા વધારે છે.

તેથી, મેટલ ફિલ્મોમાં ઇલેક્ટ્રોન સંભવિત અવરોધ દ્વારા અલગ પડે છે, જેની ઊંચાઈ બરાબર છે.

જો ઇલેક્ટ્રોન ક્લાસિકલ મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરે છે, તો પછી આવા અવરોધ તેમના માટે દુસ્તર હશે. પરંતુ ટનલિંગ અસરને લીધે, કેટલીક સંભાવનાઓ સાથે, ઇલેક્ટ્રોન ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા એક મેટલ ફિલ્મમાંથી બીજી ફિલ્મમાં પ્રવેશ કરી શકે છે. તેથી, એક પાતળી ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોન માટે અભેદ્ય હોવાનું બહાર આવ્યું છે - કહેવાતા ટનલ પ્રવાહ તેમાંથી વહી શકે છે. જો કે, કુલ ટનલ પ્રવાહ શૂન્ય છે: ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જે નીચલા ધાતુની ફિલ્મથી ઉપરની એક તરફ જાય છે, સરેરાશ ચાલ પર સમાન સંખ્યા, તેનાથી વિપરિત, ઉપરની ફિલ્મથી નીચલા તરફ જાય છે.

આપણે ટનલ પ્રવાહને શૂન્યથી અલગ કેવી રીતે બનાવી શકીએ? આ કરવા માટે, સપ્રમાણતાને તોડવી જરૂરી છે, ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુની ફિલ્મોને વોલ્ટેજ U સાથે સ્ત્રોત સાથે જોડો. પછી ફિલ્મો કેપેસિટર પ્લેટની ભૂમિકા ભજવશે, અને ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉદભવશે. આ કિસ્સામાં, ઉપલા ફિલ્મના ઇલેક્ટ્રોન માટે નીચલા ફિલ્મના ઇલેક્ટ્રોન કરતાં અવરોધને દૂર કરવાનું સરળ છે. પરિણામે, ઓછા સ્ત્રોત વોલ્ટેજ પર પણ ટનલ કરંટ થાય છે. ટનલ સંપર્કો ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રોનના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે અને તેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં પણ થાય છે.