Tünel etkisi kuantum mekaniği. F6

Kitaplar hakkında konuşuruz farklı türler, ruh için okunabilir. Bu çalışmalar sizi kesinlikle kayıtsız bırakmayacak.

Bu makale 18 yaş üstü kişilere yöneliktir

Zaten 18 yaşına girdin mi?

Peki kışın değilse ne zaman ruhunuz için ne okumalısınız diye kendinize sormalısınız? Ne zaman televizyon ve sosyal medya Artık sıkıldım, kitap almanın zamanı geldi. Ve size ne okuyabileceğinizi anlatacağız.

R. Bradbury “Karahindiba Şarabı”. Soğuk kış akşamları bize yumuşak yazı hatırlatıyor. Temiz hava kuş cıvıltısı sıcak nehir altın Güneş ışığı— bu çalışmanın sizi içine çekeceği atmosfer budur. Ana karakter olan 12 yaşındaki bir çocukla birlikte kaygısız bir yaz yaşayacaksınız, keşiflerle dolu, üzücü ve neşeli olaylar, hoş izlenimler.

T. Pratchett “Süssüz Kedi”. Politika yok, drama yok, sadece Majestelerinin Kedileri. Bu kitap kedilerin yaşamını ve özünü kolay bir dille anlatan küçük bir ansiklopedidir. "Süslemesiz Kedi", akşamı sıcak ve rahat bir atmosferde geçirmenize olanak tanıyacak ve hatta belki bıyıklı evcil hayvanlar hakkında birçok ilginç şey öğreneceksiniz.

A. Exupery “Küçük Prens”. Bu, türe rağmen yetişkinlere adanmış alegorik bir masaldır. Harika Küçük Prens ile birlikte gezegenler arasında bir yolculuğa çıkacak ve tanıdık şeylere farklı bir açıdan bakmayı öğreneceksiniz.

Bu bir modern edebiyat eseridir. Bu roman, İkinci Dünya Savaşı sırasında yaşayan Liesel kızını anlatır. Anlatının Ölüm perspektifinden anlatılması ilginçtir ve Zusak'ın kitabında bu bir erkek karakterdir.

Ken Kesey "Guguk Kuşu Yuvasının Üzerinde". Biz bu seçkide farklı türlerde eserlere yer vermeye çalıştık, hangi kitabı okuyacağınıza karar vermek size kalmış. “Guguk Kuşu Yuvasının Üzerinde” karakterleri bir psikiyatri kliniğinde olan ciddi bir çalışmadır. Hastane koridorlarının sessizliği ve sıkıcı prosedürler burada hüküm sürüyor ama Patrick McMurphy'nin ortaya çıkışıyla her şey değişiyor. Bu yaramaz holigan, klinikteki her şeyi altüst eder ve hasta arkadaşlarının dış dünyaya itaatkar bir şekilde boyun eğmesine izin vermez.

B. Pasternak "Doktor Zhivago". Bu kitap ruh için de okunabilir ama oldukça hüzün vericidir. Roman nasıl olduğunu gösteriyor tarihi olaylar(V bu durumda İç savaş ve devrim) kaderi etkiler sıradan insan tesadüfen kendini onların merkezinde bulur.

Stephen King "Rita Hayworth ve Shawshank'in Kefareti" Bu nasıl bir hikaye ana karakter Yanlışlıkla karısını ve sevgilisini öldürmekten suçlu bulunan adam, yolsuzluğun ve şiddetin yaygın olduğu Shawshank Hapishanesinde hapsedilir. Kitap King'in çalışmalarının en iyilerinden biri olarak kabul ediliyor.

M. Hansen, D. Canfield, E. Newmark “Ruh için Tavuk Çorbası. En iyi 101 hikaye". Eğer “Tavuk Çorbası Ruha” kitap serisine daha önce rastlamadıysanız dikkat etmenizi öneririz. Seri, her biri hakkında hikayelerden oluşan bir koleksiyon olan birkaç kitap içerir. farklı insanlar. Üç başkanla tanışan basit bir ailenin çocuğunu, kanser sayesinde mutlu olan bir oyuncuyu, annesinin hayali uğruna kırk binden fazla kurabiye satan bir kızı öğreneceksiniz. Burada toplanan muhteşem hikayeler sıradan insanlar Hayatında inanılmaz bir şey olan ve kesinlikle kendinizi onlardan ayıramayacaksınız.

Kadınların ruh için okumayı sevdikleri bir sır değil. İnsanlığın adil yarısının çoğu temsilcisi aşk hakkında okumayı sever. Aşk romanları ayrıca için tasarlandı belirli bir daire okuyucular, ancak daha iyi okumak istiyorsanız ve ilginç işler, o zaman aşağıdaki kitaplara dikkat etmelisiniz:

• Maya Kucherskaya "Motya Teyze" aşk, ihanet ve duygularla ilgili klasik bir romandır;
• Haruki Murakami'nin “Norveç Ormanı” dostluk, aşk ve vicdan üzerine bir romandır;
• Cengiz Aytmatov'un “Cemilya”sı, bozkır ve dağların muhteşem tasvirleriyle aşka dair bir roman;
• Janusz Wisniewski “İnternette Yalnızlık” - hakkında bir roman modern dünya ve bir kişinin içindeki konumu.
• John Fowles, Fransız Teğmenin Metresi. Bu romanda pek çok güzel şey yazılıyor. Yazar okuyucuyu vicdanın var olduğu gerçeğine yönlendiriyor bireysel seçim her kişi.

Belki de hayatımızı yanlış şeylere harcıyoruz? Yoksa değersiz şeylere mi değer veriyoruz? Ölmekte olan Lillian'ın hayatı okuyuculara zamanın önemini öğretiyor.

Anne Frank'ın "Sığınağı" Mektuplarla günlük". Kitap, Amsterdam'da ailesiyle birlikte Nazilerden saklanan küçük bir kızın günlüğünü anlatıyor. Bu, on beş yaşındaki bir kızın notlarına yansıyan yirminci yüzyılın bir trajedisidir.

Vladimir Nabokov "Lolita". İLE bu iş küçümseme ya da hayranlıkla karşılanabilir. Üçüncüsü yok. Toplumu sarsan ve okyanusun her iki yakasında da popüler hale gelen bir roman.

Okuyucu, yerli veya yabancı hangi edebiyatı okuyacağını kendisi seçer. İtibaren yabancı edebiyatçok seçebilirsin ilginç kitaplar. Jane Austen'in Gurur ve Önyargı adlı eseri dünyanın her yerindeki okuyucular tarafından beğenilmektedir. Bu, bu kategorideki diğer tüm romanların üzerinde bir seviyede yer alan bir aşk hikayesidir.

Emily Brontë'nin Uğultulu Tepeler'i. Roman sizi bir kızın ona aşık olduğu İngiltere'ye götürecek. kuzen. Bu roman hâlâ gizemini koruyor.

Erich Maria Remarque "Zafer Arkı". Bu kitabın metni alıntılara bölünmüştür. Nazi işgali altındaki Paris'te gelişen aşk hikayesi okuyucuyu kayıtsız bırakamaz. Paris, iki aşık ve kıyamet kitabın ana konularıdır.

Victor Hugo "Notre Dame Katedrali" Romanın okunması da tavsiye edilir, çünkü bu kitap yüzyıllara dayanmış ve popülerliğini kaybetmemiştir. Aşkın önünde nelerin durabileceğine dair bir hikaye.

Margaret Mitchell "Rüzgar Gibi Geçti" Roman, onlarca yıl sonra bile aranan bir eser olmaya devam ediyor. Örnek alacağınız bir kadın arıyorsanız bu roman tam size göre. ana karakter Scarlett O'Hara, taban tabana zıt sosyal görüşlere sahip kadınların yerini almayı hak ediyor. dikenli çalı". Avustralyalı bir yazarın aile destanı. Bu Cleary ailesiyle ilgili, onların üzüntüleri ve sevinçleriyle, iniş ve çıkışlarıyla ilgili bir hikaye ama romanın tamamına nüfuz eden ana duygu gerçek ve saf aşktır.

Françoise Sagan'ın "Merhaba üzüntü". Bu, Cecile adında genç bir kızın deneyimlerini anlatan bir roman. Bir süre manastırda kalır ve babasının yanına döndüğünde kendini kuralsız, bohem bir hayata dalar. Ta ki bir gün bir annenin arkadaşı hayatlarına çıkana kadar, akıllı ve güzel kadın ahlaki değerlerinizle.

Mikhail Shishkin "Yazar". Kitap iki sevgilinin yazışmalarını konu alıyor. Kahraman, Çinlilere karşı bir kampanyaya katıldığı savaştan yazıyor. Kız “sivil” bir kökenden yazıyor. Okuyucu, aşıkların yazıştığını ancak birbirlerini duymadıklarını ve farklı zamanlarda yaşadıklarını çok geçmeden anlar...

Rus klasiklerinde aşka dair pek çok ilginç şey var. Örneğin Leo Tolstoy'un Anna Karenina'sı birçok kez filme alınmıştır. Gösteriler olay örgüsüne göre sahnelendi. Tutku ve aşk hakkında bir hikaye Yıkıcı güç, ana karakterlerin deneyimlerini yaşatıyor.

• Tercüme

İki taneyle başlayacağım basit sorular Oldukça sezgisel cevaplarla. Bir kase ve bir top alalım (Şek. 1). Eğer yapmam gerekiyorsa:

Topu kaseye yerleştirdikten sonra hareketsiz kaldı ve
kaseyi hareket ettirirken yaklaşık olarak aynı pozisyonda kaldı,

Peki onu nereye koymalıyım?

Pirinç. 1

Tabii onu merkeze, en alta koymam gerekiyor. Neden? Sezgisel olarak, onu başka bir yere koyarsam dibe doğru yuvarlanacak ve ileri geri sallanacaktır. Sonuç olarak sürtünme sarkan şeyin yüksekliğini azaltacak ve aşağıya doğru yavaşlatacaktır.

Prensip olarak topu kasenin kenarında dengelemeyi deneyebilirsiniz. Ama biraz sallarsam top dengesini kaybedip düşecek. Yani burası sorumdaki ikinci kriteri karşılamıyor.

Topun hareketsiz kaldığı, topun veya topun küçük hareketleriyle fazla sapmadığı konuma “topun sabit konumu” adını verelim. Kasenin tabanı çok stabil bir konumdur.

Başka bir soru. Şekil 2'deki gibi iki kasem varsa. 2, topun sabit pozisyonları nerede olacak? Bu da basittir: Kaselerin her birinin dibinde böyle iki yer vardır.

Pirinç. 2

Son olarak sezgisel cevabı olan başka bir soru. 1. kasenin dibine bir top koyarsam ve sonra odadan çıkarsam, kapıyı kapatırsam, oraya kimsenin girmediğinden emin olursam, burada deprem veya başka bir şok olup olmadığını kontrol edersem, o zaman topun orada olma ihtimali nedir? On yıl sonra odayı tekrar açarsam 2. kasenin dibinde bir top bulacağım. Tabii ki sıfır. Topun 1. kasenin altından 2. kasenin tabanına hareket etmesi için, birinin ya da bir şeyin topu alıp 1. kasenin kenarından 2. kaseye doğru ve daha sonra da kenarına doğru bir yerden bir yere hareket ettirmesi gerekir. 2. kasenin. Açıkçası, top 1. kasenin dibinde kalacaktır.

Açıkçası ve esasen doğru. Ve yine de kuantum dünyasıİçinde yaşadığımız dünyada hiçbir nesne gerçekten hareketsiz kalmıyor ve konumu da tam olarak bilinmiyor. Yani bu cevapların hiçbiri %100 doğru değil.

Tünel açma

Elektron gibi bir temel parçacığı, bir kase gibi çalışan manyetik bir tuzağa (Şekil 3) yerleştirirsem, yerçekimi ve kasenin duvarlarının topu merkeze doğru itmesi gibi, elektronu merkeze doğru itme eğilimi gösterir. Şekil 2'deki kasenin 1, o zaman elektronun kararlı konumu ne olacak? Sezgisel olarak bekleneceği gibi, elektronun ortalama konumu ancak tuzağın merkezine yerleştirildiğinde sabit olacaktır.

Ancak Kuantum mekaniği bir nüans ekliyor. Elektron sabit kalamaz; konumu "kuantum titreşimine" tabidir. Bu nedenle konumu ve hareketi sürekli değişmektedir, hatta belli bir miktar belirsizliğe sahiptir (bu ünlü “belirsizlik ilkesidir”). Tuzağın merkezinde yalnızca elektronun ortalama konumu bulunur; Elektrona bakarsanız, tuzağın başka bir yerinde, merkeze yakın bir yerde olacaktır ama tam olarak orada olmayacaktır. Bir elektron yalnızca bu anlamda durağandır: genellikle hareket eder, ancak hareketi rastgeledir ve sıkışıp kaldığı için ortalama olarak hiçbir yere hareket etmez.

Bu biraz tuhaf ama elektronun sandığınız gibi olmadığı ve gördüğünüz hiçbir nesne gibi davranmadığı gerçeğini yansıtıyor.

Bu arada, bu aynı zamanda çanağın kenarındaki topun aksine (Şekil 1'de olduğu gibi) elektronun tuzağın kenarında dengede olamamasını da sağlar. Elektronun konumu kesin olarak tanımlanmadığından tam olarak dengelenemez; bu nedenle, tuzağı sallamadan bile elektron dengesini kaybedecek ve neredeyse anında düşecektir.

Ama daha tuhaf olan, birbirinden ayrılmış iki tuzağa sahip olacağım ve bunlardan birine bir elektron yerleştireceğim. Evet, tuzaklardan birinin merkezi elektron için iyi ve kararlı bir konumdur. Bu, elektronun orada kalabileceği ve tuzak sarsılırsa kaçamayacağı anlamında doğrudur.

Bununla birlikte, eğer bir elektronu 1 No'lu tuzağa yerleştirip odayı kapatırsam, vb. geri döndüğümde elektronun 2 No'lu tuzakta olma ihtimali vardır (Şekil 4).

Pirinç. 4

Bunu nasıl yaptı? Elektronları top olarak düşünürseniz bunu anlayamazsınız. Ancak elektronlar bilyeler gibi değildir (ya da en azından sizin bilyeler hakkındaki sezgisel fikriniz gibi değildir) ve onların kuantum titreşimleri onlara son derece küçük ama sıfır olmayan bir "duvarlardan geçme" şansı verir; bu, görünüşte imkansız olan bir yere gitme olasılığıdır. diğer taraf. Buna tünel açma denir; ancak elektronun duvarda bir delik kazdığını düşünmeyin. Ve onu asla duvarın içinde yakalayamayacaksınız - tabiri caizse suçüstü. Sadece duvar, elektronlar gibi şeylere karşı tamamen aşılmaz değildir; elektronlar bu kadar kolay yakalanamaz.

Aslında bu daha da çılgıncadır: Bu bir elektron için doğru olduğundan, vazodaki top için de doğrudur. Yeterince uzun süre beklerseniz top vazo 2'ye düşebilir. Ancak bunun olasılığı son derece düşüktür. O kadar küçük ki, bir milyar yıl, hatta milyarlarca milyarlarca milyarlarca yıl bekleseniz bile yeterli olmayacaktır. Pratik açıdan bakıldığında bu “asla” gerçekleşmeyecek.

Dünyamız kuantumdur ve tüm nesneler temel parçacıklar ve kurallara uyun kuantum fiziği. Kuantum titreşimi her zaman mevcuttur. Ancak çoğu Kütlesi temel parçacıkların kütlesiyle (örneğin bir top veya bir toz zerresi) karşılaştırıldığında büyük olan nesnelerde, bu kuantum titreşimi, özel olarak tasarlanmış deneyler dışında tespit edilemeyecek kadar küçüktür. Ve bunun sonucunda ortaya çıkan duvarlardan tünel açma olasılığı da günlük yaşamda gözlenmez.

Başka bir deyişle: herhangi bir nesne bir duvarın içinden tünel açabilir, ancak bunun olasılığı genellikle aşağıdaki durumlarda keskin bir şekilde azalır:

Nesnede büyük kütle,
duvar kalın ( uzun mesafe iki taraf arasında)
Duvarın aşılması zordur (duvarı kırmak çok fazla enerji gerektirir).

Prensipte top kasenin kenarından geçebilir ancak pratikte bu mümkün olmayabilir. Bir elektronun tuzaktan kaçması eğer tuzaklar yakınsa ve çok derin değilse kolay olabilir, fakat eğer tuzaklar çok uzakta ve çok derinse çok zor olabilir.

Tünel açma gerçekten oluyor mu?

Ya da belki bu tünel açma sadece bir teoridir? Kesinlikle hayır. Kimyanın temelidir, birçok malzemede bulunur, biyolojide rol oynar ve en gelişmiş ve güçlü mikroskoplarımızda kullanılan prensiptir.

Kısa olması açısından mikroskoba odaklanayım. İncirde. Şekil 5, taramalı tünelleme mikroskobu kullanılarak alınan atomların görüntüsünü göstermektedir. Böyle bir mikroskobun, ucu incelenen malzemeye çok yakın hareket eden dar bir iğnesi vardır (bkz. Şekil 6). Malzeme ve iğne elbette ki atomlardan yapılmıştır; ve atomların arkasında elektronlar bulunur. Kabaca söylemek gerekirse, elektronlar incelenen malzemenin içinde veya mikroskobun ucunda sıkışıp kalır. Ancak uç yüzeye ne kadar yakınsa, elektronların aralarında tünelleme geçişi de o kadar olasıdır. Basit bir cihaz (malzeme ile iğne arasında potansiyel bir fark korunur), elektronların yüzeyden iğneye atlamayı tercih etmesini sağlar ve bu akış - elektrikölçülebilir. İğne yüzey üzerinde hareket eder ve yüzey uca daha yakın veya daha uzak görünür ve akım değişir; mesafe azaldıkça güçlenir, arttıkça zayıflar. Akımı izleyerek (ya da tam tersine, iğneyi yukarı aşağı hareket ettirerek) doğru akım) bir yüzeyi tararken, mikroskop bu yüzeyin şekli hakkında bir sonuca varır ve çoğu zaman ayrıntı, tek tek atomları ayırt etmek için yeterlidir.

Pirinç. 6

Tünel açmanın doğada birçok başka rolü vardır ve modern teknolojiler.

Farklı derinlikteki tuzaklar arasında tünel açma

Şimdi Şekil 2'deki bir elektron tuzağının olduğunu varsayalım. 4 diğerinden daha derin - Şekil 2'deki bir kase ile tamamen aynı. 2 diğerinden daha derindi (bkz. Şekil 7). Bir elektron herhangi bir yönde tünel açabilse de, sığ bir tuzaktan daha derin bir tuzağa tünel açmak onun için çok daha kolay olacaktır. Buna göre, elektronun her iki yönde de tünel açması ve geri dönmesi için yeterli zamana sahip olmasını sağlayacak kadar uzun süre beklersek ve ardından konumunu belirlemek için ölçümler yapmaya başlarsak, çoğunlukla onu derinden sıkışıp kalmış halde buluruz. (Aslında burada da bazı nüanslar var; her şey tuzağın şekline de bağlı). Üstelik, daha derin bir tuzaktan daha sığ bir tuzağa tünel açmanın son derece nadir hale gelmesi için derinlik farkının büyük olması gerekmez.

Kısacası tünel açma genellikle her iki yönde de gerçekleşecektir ancak sığ bir tuzaktan derin bir tuzağa geçme olasılığı çok daha fazladır.

Pirinç. 7

Taramalı tünelleme mikroskobunun elektronların yalnızca bir yönde hareket etmesini sağlamak için kullandığı bu özelliktir. Esasen, mikroskop iğnesinin ucu incelenen yüzeyden daha derine sıkışıp kalır, bu nedenle elektronlar yüzeyden iğneye doğru tünel açmayı tercih eder. Ancak mikroskop tam tersi durumda çalışacaktır. Tuzaklar, uç ile yüzey arasında potansiyel farkı yaratan, uçtaki elektronlar ile yüzeydeki elektronlar arasında enerji farkı yaratan bir güç kaynağı kullanılarak daha derin veya daha sığ hale getirilir. Elektronların bir yönde diğerine göre daha sık tünel açması oldukça kolay olduğundan, bu tünelleme elektronikte kullanım için pratik olarak kullanışlı hale gelir.

TÜNEL ETKİSİ(tünelleme) - bir sistemin klasik tarafından yasaklanan bir hareket bölgesi boyunca kuantum geçişi mekanik. Tipik örnek böyle bir süreç - bir parçacığın içinden geçişi potansiyel bariyer onun enerjisi ne zaman bariyer yüksekliğinden daha az. Parçacık momentumu R bu durumda ilişkiden belirlenir Nerede U(x)- potansiyel parçacık enerjisi ( T- kütle), bariyerin içindeki bölgede hayali bir miktar olacaktır. İÇİNDE Kuantum mekaniği sayesinde belirsizlik ilişkisiİmpuls ve koordinat arasında alt bariyer hareketi mümkün hale gelir. Bu bölgedeki bir parçacığın dalga fonksiyonu üstel olarak ve yarı klasik olarak azalır. durumda (bkz. Yarı klasik yaklaşım)Bariyerin altından çıkış noktasındaki genliği küçüktür.

Potansiyelin geçişine ilişkin problemlerin formülasyonlarından biri. bariyer, sabit bir parçacık akışının bariyere düştüğü ve iletilen akışın değerini bulmanın gerekli olduğu duruma karşılık gelir. Bu tür problemler için bir katsayı tanıtılır. bariyer şeffaflığı (tünel geçiş katsayısı) D, orana eşit iletilen ve düşen akışların yoğunlukları. Zamanın tersine çevrilebilirliğinden, katsayının olduğu sonucu çıkar. "İleri" ve geri yönlerdeki geçişlerin şeffaflıkları aynıdır. Tek boyutlu durumda katsayı. şeffaflık şu şekilde yazılabilir:

entegrasyon klasik olarak erişilemeyen bir bölge üzerinden gerçekleştirilir, X 1,2 - dönüş noktası, Klasik limitteki dönüm noktalarındaki durumdan belirlenir. mekanikte parçacığın momentumu sıfır olur. Katsayı. D 0, tanımı için kuantum mekaniğinin kesin bir çözümünü gerektirir. görevler.

Yarı-klasiklik koşulu sağlanırsa

hemen hariç, bariyerin tüm uzunluğu boyunca dönüm noktası mahalleleri X 1.2 katsayısı D 0, birinden biraz farklıdır. Yaratıklar fark D 0'dan itibaren potansiyel eğrisinin olduğu durumlarda örneğin olabilir. Bariyerin bir tarafından gelen enerji o kadar dik bir şekilde gidiyor ki, yarı-klasik yaklaşım burada veya enerji bariyer yüksekliğine yakın olduğunda (yani üs ifadesi küçük olduğunda) geçerli değildir. Dikdörtgen bariyer yüksekliği için sen o ve genişlik A katsayı şeffaflık dosya tarafından belirlenir
Nerede

Bariyerin tabanı karşılık gelir sıfır enerji. Yarı klasik dava D birliğe kıyasla küçüktür.

Dr. Bir parçacığın bir bariyerden geçişi probleminin formülasyonu aşağıdaki gibidir. Parçacık başlangıçta olsun zaman içinde an sözde yakın bir durumdadır. geçilemez bir bariyerle meydana gelebilecek sabit durum (örneğin, bir bariyerin yerden uzağa kaldırılmasıyla) potansiyel kuyusu yayılan parçacığın enerjisinden daha yüksek bir yüksekliğe kadar). Bu duruma denir yarı sabit. Aynı şekilde durağan durumlar bir parçacığın dalga fonksiyonunun zamana bağımlılığı bu durumda çarpan tarafından verilir. Karmaşık miktar burada enerji olarak görünür e hayali kısım, T'ye bağlı olarak birim zaman başına yarı-durağan bir durumun bozulma olasılığını belirler. e.:

Yarı klasik yaklaşımında f-loy (3) tarafından verilen olasılık bir üstel içerir. in-f-le (1) ile aynı türden faktör. Küresel simetrik potansiyel durumunda. bariyer, yarı-durağan bir durumun yörüngelerden bozulma olasılığıdır. ben f-loy tarafından belirlenir

Burada R 1,2 - radyal dönüm noktaları, integrand sıfıra eşit olduğu yer. Faktör w 0örneğin potansiyelin klasik olarak izin verilen kısmındaki hareketin doğasına bağlıdır. o orantılıdır. klasik Bariyer duvarları arasındaki parçacığın frekansı.

T. e. ağır çekirdeklerin bozunma mekanizmasını anlamamızı sağlar. Parçacık ile yavru çekirdek arasında elektrostatik bir kuvvet vardır. f-loy tarafından belirlenen itme Boyut sırasına göre küçük mesafelerde Açekirdekler öyledir ki eff. potansiyel negatif kabul edilebilir: Sonuç olarak olasılık A-bozunma ilişki tarafından verilir

İşte yayılan a parçacığının enerjisi.

T. e. bunu mümkün kılar termonükleer reaksiyonlar Güneş'te ve yıldızlarda onlarca ve yüz milyonlarca derecelik sıcaklıklarda (bkz. Yıldızların evrimi), ayrıca karasal koşullar gibi termonükleer patlamalar veya UTS'yi seçin.

Zayıf geçirgen bir bariyerle ayrılmış iki özdeş kuyudan oluşan simetrik bir potansiyelde; kuyulardaki durumlara yol açar, bu da ayrık enerji seviyelerinin zayıf çift bölünmesine yol açar (inversiyon bölünmesi denir; bkz. Moleküler spektrum). Uzaydaki sonsuz periyodik delikler için her seviye bir enerji bölgesine dönüşür. Dar elektron enerjilerinin oluşma mekanizması budur. Kristallerdeki elektronların kafes bölgelerine güçlü bir şekilde bağlandığı bölgeler.

Yarı iletken bir kristale elektrik akımı uygulanırsa. alanı, daha sonra izin verilen elektron enerjilerinin bölgeleri uzayda eğimli hale gelir. Böylece yazı seviyesi. Elektron enerjisi tüm bölgeleri geçer. Bu koşullar altında bir elektronun bir enerji seviyesinden geçişi mümkün hale gelir. T. e nedeniyle bölgeler diğerine. Klasik olarak erişilemeyen alan, yasak enerjilerin bölgesidir. Bu fenomene denir. Zener'in dökümü. Yarı klasik yaklaşım burada küçük bir elektrik yoğunluğu değerine karşılık gelir. alanlar. Bu limitte temel olarak Zener arızası olasılığı belirlenir. üstel, kesme göstergesinde büyük bir olumsuzluk var. yasak enerjinin genişliğinin oranıyla orantılı bir değer. belli bir mesafede uygulanan bir alanda bir elektronun kazandığı enerjiye bölge, eşit boyut Birim hücre.

Benzer bir etki şurada da görülüyor: tünel diyotları yarı iletkenler nedeniyle bölgelerin eğimli olduğu R- Ve N-temas sınırının her iki tarafına da yazın. Tünel açma, taşıyıcının gittiği bölgede sonlu yoğunlukta boş durumların bulunması nedeniyle meydana gelir.

T. e.'ye teşekkürler. elektrik mümkün ince bir dielektrikle ayrılan iki metal arasındaki akım. bölüm. Bu metaller hem normal hem de süper iletken durumda olabilir. İÇİNDE ikinci durum gerçekleşebilir Josephson etkisi.

T. e. Güçlü elektrik akımlarında meydana gelen bu tür olaylardan kaynaklanmaktadır. atomların otoiyonizasyonu gibi alanlar (bkz. Alan iyonizasyonu)Ve oto-elektronik emisyonlar metallerden. Her iki durumda da elektrik alan sonlu şeffaflığın bir engelini oluşturur. Elektrik ne kadar güçlüyse alan ne kadar şeffaf olursa bariyer o kadar güçlü olur elektron akımı metalden yapılmış. Bu prensibe dayanarak Tarama tünel mikroskopu- tünel akımını ölçen bir cihaz farklı noktalar incelenen yüzeyin heterojenliğinin doğası hakkında bilgi sağlamak.

T. e. sadece içinde mümkün değil kuantum sistemleri ah, tek parçacıktan oluşuyor. Bu nedenle, örneğin kristallerdeki düşük sıcaklıktaki hareket, birçok parçacıktan oluşan bir dislokasyonun son kısmının tünellenmesiyle ilişkilendirilebilir. Bu tür problemlerde doğrusal bir dislokasyon, başlangıçta eksen boyunca uzanan elastik bir ip olarak temsil edilebilir. en birinde yerel minimum potansiyel V(x, y). Bu potansiyel şunlara bağlı değildir: en ve eksen boyunca kabartması X kristale uygulanan mekanik kuvvete bağlı olarak her biri diğerinden daha düşük olan bir dizi yerel minimumdur. . Bu stresin etkisi altındaki bir dislokasyonun hareketi, tanımlanan bitişik minimuma tünel açmaya indirgenir. bir çıkığın parçası ve daha sonra geri kalan kısmın orada çekilmesi. Hareketten aynı tür tünel mekanizması sorumlu olabilir yük yoğunluğu dalgaları Peierls'de (bkz. Peierls geçişi).

Bu tür çok boyutlu kuantum sistemlerinin tünelleme etkilerini hesaplamak için yarı klasik yöntemlerin kullanılması uygundur. dalga fonksiyonunun formda temsili Nerede S- klasik sistem eylemi. T. e. hayali kısım önemlidir S klasik olarak erişilemeyen bir bölgede dalga fonksiyonunun zayıflamasını belirler. Bunu hesaplamak için karmaşık yörüngeler yöntemi kullanılır.

Kuantum parçacığı potansiyelin üstesinden geliyor. bariyer termostata bağlanabilir. Klasik olarak Mekanikte bu, sürtünmeli harekete karşılık gelir. Bu nedenle, tünellemeyi tanımlamak için adı verilen bir teoriyi kullanmak gerekir. enerji tüketen. Josephson temaslarının mevcut durumlarının sonlu ömrünü açıklamak için bu tür değerlendirmelerin kullanılması gerekir. Bu durumda tünel açma işlemi gerçekleşir. kuantum parçacığı bariyerden geçer ve bir termostatın rolü normal elektronlar tarafından oynanır.

Aydınlatılmış.: Landau L.D., Lifshits E.M., Quantum Mechanics, 4. baskı, M., 1989; Ziman J., Katı Hal Teorisinin İlkeleri, çev. İngilizce'den, 2. baskı, M., 1974; Baz A.I., Zeldovich Ya. B., Perelomov A.M., Göreli olmayan kuantum mekaniğinde saçılma, reaksiyonlar ve bozunmalar, 2. baskı, M., 1971; Tünel fenomeni katılar, çev. İngilizce'den, M., 1973; Likharev K.K., Josephson kavşaklarının dinamiğine giriş, M., 1985. B. I. Ivlev.

> Kuantum tünelleme

Keşfetmek kuantum tüneli etkisi. Tünel görme etkisinin hangi koşullar altında oluştuğunu, Schrödinger formülünü, olasılık teorisini, atomik yörüngeleri öğrenin.

Eğer bir nesne bariyeri aşmak için yeterli enerjiye sahip değilse, o zaman diğer taraftaki hayali bir alandan tünel açabilir.

Öğrenme Hedefi

• Tünel açma olasılığını etkileyen faktörleri belirleyin.

Ana noktaları

• Kuantum tünelleme bariyerin önündeki nesneler için kullanılır. Ancak makroskobik amaçlar açısından oluşma olasılığı küçüktür.
• Tünel etkisi sanal bileşen Schrödinger formülü nedeniyle ortaya çıkar. Herhangi bir cismin dalga fonksiyonunda mevcut olduğundan sanal uzayda da var olabilir.
• Vücut kütlesi arttıkça ve nesnenin enerjileri ile bariyer arasındaki boşluk arttıkça tünel açma azalır.

Terim

• Tünel açma, bir parçacığın bir enerji bariyerinden kuantum mekaniksel geçişidir.

Tünel etkisi nasıl oluşur? Bir topu fırlattığınızı hayal edin ama top duvara değmeden anında kayboluyor ve karşı tarafta beliriyor. Buradaki duvar sağlam kalacak. Şaşırtıcı bir şekilde, bu olayın gerçekleşme ihtimali sonludur. Bu olaya kuantum tünelleme etkisi adı veriliyor.

Makroskobik seviyede tünel açma olasılığı ihmal edilebilir düzeyde kalıyor ancak nano ölçekte sürekli olarak gözlemleniyor. p yörüngesine sahip bir atoma bakalım. İki lob arasında bir düğüm düzlemi vardır. Elektronun herhangi bir noktada bulunma ihtimali vardır. Ancak elektronlar bir lobdan diğerine hareket eder. kuantum tünelleme. Sadece merkez bölgesinde olamazlar ve hayali bir uzayda seyahat ederler.

Kırmızı ve mavi loblar, yörünge bölgesi doluysa herhangi bir zaman aralığında bir elektron bulma olasılığının %90 olduğu hacimleri gösterir.

Zamansal uzay gerçek gibi görünmüyor ancak Schrödinger'in formülüne aktif olarak katılıyor:

Her maddenin bir dalga bileşeni vardır ve sanal uzayda var olabilir. Nesnenin kütlesinin, enerjisinin ve enerji yüksekliğinin bir kombinasyonu, tünel açma olasılığındaki farkın anlaşılmasına yardımcı olacaktır.

Nesne bariyere yaklaştıkça dalga fonksiyonu sinüs dalgasından üstel olarak daralmaya doğru değişir. Schrödinger formülü:

Nesnenin kütlesi arttıkça ve enerjiler arasındaki boşluk arttıkça tünel açma olasılığı azalır. Dalga fonksiyonu hiçbir zaman 0'a yaklaşmaz, bu nedenle nanoölçeklerde tünelleme bu kadar yaygındır.