В макромире если вы попробуете бросить мячик в кирпичную стену, то будете ожидать, что он отскочит обратно. Каково же будет ваше удивление, если мячик вдруг пролетит сквозь твёрдую стену. Так только Гарри Поттер может делать на вокзале. Да и то на какой-то там особенной платформе!
На уровне же субатомных частиц и на квантовом уровне обычная логика не работает. Ученые заметили, что частица иногда вполне себе может пройти насквозь через преграду. Как будто бы препятствия на её пути вовсе и не было. Этот эффект называется квантовым туннелированием и может считаться одним из парадоксов физики.
Полезно отметить, что речь идёт не обязательно о материальном физическом барьере типа каменной стены. Барьером может являться потенциальным. Это "энергетическая" преграда, которую не совсем-таки уместно сравнивать с доской или стеной.
Удивительно, но этот эффект работает и на практике. Благодаря его существованию звёзды могут светить. Тут стоило бы довольно объемно описать процесс прохождения фотонов через потенциальный барьер, порождаемый одинаково заряженными отталкивающимися ядрами, но это тема отдельной статьи. Поэтому, просто уясните, что квантовый туннельный эффект тут работает и описывает прохождение преград фотонами.
Если отключить стереотипное мышление, основанное на нашем материальном окружении и классической механике, а попробовать допустить существование закономерностей квантовой физики в реальности, то квантовый туннельный эффект будет иметь некоторое объяснение.
Начать стоит с того, чем по мнению квантовой физики является частица. Это не шарик, а волновая функция. Конкретное расположение частицы (если его можно таковым назвать) - это наибольшая вероятность из числа вариантов в некотором облаке возможных вариантов. Вспомните модель атома Шредингера. Там электроны имеют как раз-таки вероятностное расположение вокруг ядра.
В классическом мире частице требуется дополнительное количество энергии, чтобы преодолеть барьер. Нужно обладать и некоторым набором характеристик. Чтобы мячик из примера выше прошел через кирпичную стену, он должен быть металлическим, цельнолитым, и разогнать его надо до скорости болида Формулы-1.
В квантовом мире, где частица описана волновой функцией, ей все равно, есть ли барьер на ее пути или его нет. Единственное ограничение - некоторая допустимая толщина барьера.
Волновая функция описывает ситуацию по обе стороны барьера, и частица, скажем, электрон, имеет вероятность появления и на одной стороне барьера, и на другой его стороне. Частице не надо тратить никакой дополнительной энергии. Она просто как лорд Рейден появляется то там, то там, а конкретная точка появления описывается вероятностью. Если барьер оказывается внутри облака вероятности, то он никак не нарушает существования самого облака.
Туннельный эффект, который заключается в прохождении частицы с одной стороны барьера на другую его сторону, вполне успешно объясняется. Частица не пробивает лбом стену, а является другой сущностью, которая может существовать как по одну сторону границы, так и по другую.
⚠ Обязательно подписывайтесь на канал, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за новым контентом! Материалы выходят регулярно!
👉 Тут я размещаю ссылки на новые материалы в ДЗЕНе
🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!
✅ Подписывайтесь на телегу проекта