efect tunel
Efectul de tunel este un cuantic mecanic efect care permite tranziția la o stare împiedicată de mecanică clasică .
Istorie
Efectul de tunel a fost folosit pentru prima dată în 1928 de către fizicianul ucrainean George Gamow pentru a explica dezintegrării alfa , în care o particulă alfa (a heliu nucleu) este emisa de un nucleu deoarece reușește să depășească bariera potențială. Mai târziu , Max Born a dat seama că efectul de tunel nu este exclusiv fizicii nucleare , dar , de asemenea , are loc și în alte fenomene fizice.
Descriere
În mecanica clasic, legea conservării energiei dicteaza ca o particulă nu poate depăși un obstacol (barieră) în cazul în care nu are suficientă energie pentru a face acest lucru. Aceasta corespunde faptului intuitiv că, pentru a urca o diferență de înălțime de la un organism, este necesar să se facă unele de lucru pe el , sau pentru a da suficienta energie pentru a finaliza urcare.
Mecanica cuantică , pe de altă parte, prezice că o particulă are o probabilitate nenulă de trecere în mod spontan o barieră în mod arbitrar de mare de energie potențială. Trebuie subliniat faptul că analogia cu diferența de nivel de mecanicii clasice nu este tocmai corectă, datorită prezenței unui obstacol material care nu este prezent în efectul de tunel. Un exemplu este un electron cu energia cinetică fixă care, în a ajunge la o zonă subțire, în cazul în care ar trebui să fie respinse din cauza energiei insuficiente, reușește să-l depășească într-o fracțiune mică de cazuri.
De fapt, prin aplicarea postulatele mecanicii cuantice la cazul unui potențial obstacol într - o singură dimensiune, obținem că soluția ecuației Schrödinger în interiorul barierei este reprezentată de o descreștere funcție exponențială . Deoarece funcțiile exponențiale nu atinge valoarea zero, obținem că există o probabilitate mică că particula va fi pe de cealaltă parte a barierei , după o anumită perioadă de timp t.
Interesant, principiul incertitudinii al lui Heisenberg , niciodată nu este posibil să se observe o particulă , deoarece trece prin această barieră, dar numai înainte și după tranziție.
Dovezi ale efectului de tunel
Deși efectul de tunel este extrem de contraintuitiv și poate părea paradoxal, în unele privințe, există o cantitate mare de dovezi experimentale pentru a susține existența reală, cum ar fi descompunerea radioactivă care are loc cu fisiune spontană.
Una dintre cele mai dovezile spectaculoase sunt furnizate de nostru Soare și de stele , în general: fără efect de tunel, temperaturile prezintă în nucleele stelelor nu ar fi suficiente pentru a declanșa reacțiile nucleare care constituie „motorul“ acestor ceresc organisme. [1]
O altă probă cunoscută este dată de Josephson Junction .
spațiu interastral
Un studiu 2013 , care a aparut in revista „Nature Chemistry“ de Robert J. Shannon de Universitatea din Leeds a fost capabil să explice în laborator posibilitatea formării de molecule de alcool, cum ar fi metoxil radicalul (CH3 O •) detectată în spațiul interstelar prin efectul de tunel. Rezultatele sunt așteptate de confirmare. [2] [3]
Aplicații
Multe dispozitive electronice moderne (cum ar fi diode tunel și memorii EEPROM ) de bază funcționarea lor pe acest efect. Efectul de tunel este utilizat și în efectul tunel microscop . Când aveți materiale pentru a examina sub microscop, puteți regla vârful mic de metal al microscopului în sus și în jos cu un dispozitiv piezoelectric pentru a aduce mai aproape de vârful eșantionului, lăsând doar un mic decalaj. Electronii, în acest moment, sunt în măsură să traverseze spațiul gol pentru a ajunge la vârful microscopului dând naștere la un curent electric slab. Numărul de electroni, care sunt capabili să treacă, și, prin urmare, intensitatea curentului de tunelare, depinde de grosimea spațiului gol.
Notă
- ^ Colegiul Physics Vol. 2 Serway și Vuille
- ^ Chimie în spațiu , datorită efectului de tunel , în Le Scienze, 03 iulie 2013.
- ^ (EN) Robin J. Shannon, Mark A. Blitz și Andrew Goddard, chimie accelerată în reacția dintre radicalul hidroxil și metanolul , la temperaturi interstelari facilitate de tunelare , in Nature Chemistry, voi. 5, nr. 9, 2013-09, pp. 745-749, DOI : 10.1038 / nchem.1692 . Adus pe 21 mai 2020 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre tunelurilor
linkuri externe
- (RO) Simulator interactiv al efectului de tunel , pe phys.educ.ksu.edu. Accesat 16 august 2005 (arhivate din original la 17 august 2005).
- (RO) IUPAC aur de carte, "tunelare" , pe goldbook.iupac.org.
- (IT) Rezoluția tunel cu efect de Excel , pe ps-mix.it.
| Controlul autorității | LCCN (RO) sh85138672 · GND (DE) 4136216-0 · NDL (RO, JA) 00573280 |
|---|
