Что такое туннельный эффект и почему за него дали Нобелевскую премию по физике в этом году, нам рассказал Юрий Вировец, автор книги "Физика вокруг нас".
Нобелевская премия по физике 2025 года идеально бы вписалась в качестве одной из глав нашей книги «Физика вокруг нас». Ведь её присудили не за открытие какого-то закона, а за демонстрацию того, как законы физики, известные в теории, работают на практике. Более того, лауреаты 2025 года придумали способ показать, как законы квантовой физики, то есть мира микроскопических частиц, проявляют себя вполне осязаемо в нашем мире больших объектов.
Представим себе, что мы бросаем мяч в стену. Он всегда отскакивает обратно к нам в руки. Наш товарищ стоит по другую сторону стены. Чтобы мяч оказался у него, нужно перебросить мяч через стену. Это очевидно и понятно.
В квантовом мире всё работает не так. Если мы направим частицу на непроницаемую перегородку, то в подавляющем большинстве случаев она будет отскакивать так же, как мячик. Но есть вероятность, что частица проникнет сквозь перегородку и окажется на другой стороне. Как если бы мы бросали мячик об стену и 99 раз из 100 он бы отскакивал, а 1 раз оказывался в руках нашего товарища по ту сторону, не перелетая через стену, просто вдруг появляясь у него в руках.
Это называется туннельным эффектом. Частица как бы проникает через туннель в препятствии и оказывается на другой стороне. В теории этот эффект был описан ещё в 1920-х годах русским физиком Георгием Гамовым и американцами Рональдом Герни и Эдуардом Кондоном.
Учёные Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис придумали и продемонстрировали, как работает туннельный эффект в нашем обычном макромире. Правда, для этого им понадобилась установка со сверхпроводящим проводником и сверхнизкими температурами. Но оно того стоило. Ведь применение этого эффекта открыло путь к новым типам электронных устройств, туннельному микроскопу, позволяющему рассматривать отдельные атомы, а также к квантовым компьютерам, которые обещают очередной виток цифровой революции.
Законы физики работают и в нашем теле: когда мы спим, ходим, плаваем, просто дышим. Знаете ли вы, что наши нервы и мозг работают благодаря электрическим импульсам? А задумывались ли, что у нас есть орган чувств, способный воспринимать электромагнитные волны?
Знание физики помогает нам заботиться о собственной безопасности. Книга расскажет, почему, например, нельзя стоять на краю платформы, мимо которой проходят поезда, зачем ложиться на живот и ползти, если лёд под тобой затрещал или почему при любой работе с открытыми проводами нельзя прикасаться к двум проводам обеими руками.
Все мы живём в мире физических законов, и нет никакого способа их обойти. Их можно изучать, их можно использовать и, конечно, ими невозможно не восторгаться!
Если вас интересует квантовая физика и то, как устроен наш мир, то книга "Наука в комиксах. Том 3. Загадки квантового мира" поможет узнать больше и немного повеселиться. Героям комикса предстоит постичь законы квантовой физики, а для этого забыть всё, что казалось логичным, нормальным и очевидным. В этом им помогут путешественник во времени Улвази, голограмма Фрезия и знатоки абсурда — Алиса и Чеширский кот.
Серия «Наука в комиксах» — это захватывающее приключение, полное неожиданностей и искромётного юмора. Она познакомит читателей с основами современной науки: прикладной математики, астрофизики, квантовой механики, биоинженерии. Это не только космически интересно, но и вселенски познавательно!