В квантовом мире, мире частиц, что меньше самой мелкой песчинки на пляже, есть много неожиданных и странных явлений. Они могут удивить и того, кто только начал интересоваться физикой, и того, кто достаточно времени уделяет науке. Один из таких феноменов получил название квантового туннелирования.
Представьте, что вы катаетесь на велосипеде или самокате. Перед вами - ровная и прямая дорога. Но спустя несколько минут ваш путь упирается в высокий и крутой холм, преодолеть который невозможно, несмотря на все попытки. В таком случае, с точки зрения законов природы, у вас недостаточно энергии, чтобы справится с барьером. Путешествие перестаёт быть простым, теперь приходится искать объезд и тратить время. Если бы подобная картина происходила в мире элементарных частиц, то решение нашлось бы само. Атом, электрон или иное сопоставимое по размерам тело, может произвольно оказаться по ту сторону любого энергетического барьера, то есть буквально проскочить непреодолимое препятствие в виде связывающих сил. На самом деле, никаких холмов или привычных неровностей на пути частиц не возникает, под энергетическим барьером понимается некая величина энергии или эквивалент действия. Для ядерной реакции, протекающей на Солнце и в недрах экспериментальных земных установок, туннелирование является обычным этапом.
Почему же объект способен перескочить барьер, который, например, не даёт атомам сближаться друг с другом или электрону перелететь через участок проводника с большой напряжённостью (то есть силой электромагнитного поля, которая действует на заряженное тело)? Дело в том, что микроскопические частицы одновременно обладают свойствами волн, а их положение в пространстве описываются вероятностью обнаружения. Им нельзя приписать строгие координаты, частицы просто могут находится в некотором объёме. Всегда есть шанс, что тот же электрон окажется не только в правой части проводника, но и в левой, за барьером. На таком разбросе вероятностей и основывается квантовое туннелирование. При этом нельзя говорить, что процесс занимает строго определённое время,ведь туннелирование не происходит как постоянное движение. Частица сначала находится в одной точке, а через некоторый интервал времени в другой.
Благодаря туннелированию работают многие знакомые нам электронные устройства, например флешки. Информация в этих полупроводниковых носителях хранится с помощью заряженных частиц в объёме оксида кремния. Если необходимо стереть файлы, то единственным эффективным способом является туннелирование зарядов из флешки во внешнюю цепь.
Квантовое туннелирование не стоит путать с телепортацией, хотя результат этих явлений может показаться похожим. Телепортация подразумевает перенос информации от одного идентичного носителя к другому. При этом оригинал уничтожается, а его состояние переходит к двойнику.
Было интересно? Посмотрите другие материалы канала и подпишитесь. А ещё я пишу книги про физику и астрономию, можете ознакомиться и совершенно бесплатно скачать одну из них
Уважаемые борцы со всемирным научным заговором и эмоционально несдержанные читатели, ваши комментарии неизбежно удаляются. Даже не тратьте время.