Ответы Mail.ru: Что из себя представляет тунельный эффект?

Что из себя представляет тунельный эффект?

Лучший ответ

Квантовое туннелирование связано со свойствами волновой функции частицы иметь "хвост" в той области, где макроскопическое тело находится не может. Таким образом, этим своим волновым хвостом частица, как бы, чувствует барьер потенциальной энергии на некоторую глубину внутрь барьера. Это явление проявляется, когда энергетический барьер имеет одновременно и конечную высоту и конечную ширину. Для барьеров бесконечной высоты или бесконечной ширины такого эффекта нет. Если за таким барьером оказывается область конечного размера с меньшим уровнем потенциальной энергии (то есть более глубокая энергетическая яма), то получаем решение уравнения Шредингера таким, что вероятность найти частицу за барьером больше, чем вероятность найти частицу до барьера. То есть частица, как бы, проходит под барьером туда-сюда, но большую часть времени частица будет проводить в более глубокой энергетической яме. Но если эта яма имеет бесконечно большой размер, тогда получаем, что вероятность найти там частицу равна 1, а вероятность найти частицу, там, где она была первоначально, равна 0. То есть частица навсегда покинет свою первоначальную дислокацию и пройдет под барьером один раз и уйдет навсегда. Это явление часто имеет место в квантовой механике, особенно при распаде разных метастабильных состояний чего-либо. Например, нейтрон, это метастабильное состояние бариона. Состояние нейтрона отделено от состояния протона потенциальным барьером конечной высоты и конечной ширины. Стабильное состояние бариона, это протон. Барион туннелирует из состояния нейтрона в состояние протона. Но подбарьерное туннелирование можно наблюдать и в макро-мире. Например, испарение черных дыр происходит за счет квантового туннелирования. Все черные дыры бешено вращаются. В результате, на поверхности черной дыры во вращающейся системе отсчета гравитационный потенциал сильно модифицируется за счет центробежной силы. У него появляется горб конечной высоты и ширины. (Если вращения нет, то гравитационный потенциал имеет бесконечную ширину и туннельный эффект невозможен.) Именно так и умирают черные дыры, постепенно испаряясь. А еще есть примеры квантового туннелирования в макро-мире, которые можно наблюдать прямо на Земле. Например, джозефсоновские контакты в сверхпроводниках. Зазоры между проводниками можно наблюдать глазами. Но самый интересный макроскопический эффект, связанный с квантовым туннелированием, который можно наблюдать глазами, это сверхтекучесть. Там правда не один только эффект квантового туннелирования, но еще и один коллективный эффект, из-за чего атомы жидкого гелия проходят не прямо сквозь стенки стакана, а поднимаются по стенкам стакана и опускаются с другой стороны. Но атомы жидкого гелия "знают", что за стенками стакана потенциальная энергия гравитации меньше, чем в стакане. И "знают" они это как раз потому, что "хвосты" их волновых функций продолжаются в толще стенок стакана и выходят за пределы стакана.

Остальные ответы

Это когда полюхал линолеум и такое пeздeц перед глазами как тонель

Туннельный эффект — это прохождение через потенциальный барьер частицы, полная энергия которой меньше высоты барьера. Это квантовое явление, невозможное в классической механике. Частица не может находиться внутри барьера, если её энергия меньше его высоты. Однако для частицы вследствие соотношения неопределённостей фиксация в некоторой области внутри барьера делает неопределённым её импульс. Поэтому имеется отличная от нуля вероятность обнаружения частицы внутри области, запрещённой с точки зрения классической механики. Примеры проявления туннельного эффекта: альфа-распад радиоактивных ядер; автоионизация атома в сильном электрическом поле; автоэлектронная эмиссия; эффект Джозефсона.

Эффект, возникающий при вынимании кактуса из твоего зада.

В классике, когда энергия частицы меньше высоты барьера, частица не может его преодолеть и просто отражается. В квантовой механике частица может проникать под барьер, в классически запрещенную область. Если плотность вероятности протекает под барьер достаточно далеко, чтобы достать до классически разрешенной области с другой стороны барьера, то у частицы есть вероятность "протуннелировать" сквозь барьер и оказаться с другой стороны.