Тунел ефекат — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
м Разне исправке |
м Бот: исправљам преусмерења; козметичке измене |
||
Ред 1:
[[Датотека: EffetTunnel.gif| 200пк | мини | десно | Рефлексија и тунеловање таласног пакета електрона на потенцијалној баријери. Део таласног пакета пролази кроз баријеру кроз коју, према законима класичне физике, то не би било могуће. (Треба обратити пажњу на десну половину слике - тунеловани део пакета врло је блед и једва се види.)]]
'''Тунел ефекат''' или тунеловање је појава у којој атомска честица може да савлада коначну потенцијалну баријеру чак и када је њена енергија нижа од висине (енергије) баријере. Према [[Класична Физика|класичној физици]], то би било немогуће, међутим, према законима [[Квантна механика|квантне механике]], то је могуће. На пример, [[алфа распад|алфа-распад]] се објашњава преко тунел ефекта као продирање алфа честице кроз потенцијалну баријеру нуклеарних сила. Тунел ефекат је нашао техничку примену у сканирајућем тунелском микроскопу.
== Откриће ==
Ред 8:
=== Нуклеарна фузија на сунцу ===
Притисак и температура унутар [[Сунце|сунца]] нису довољни да обезбеде да атомска језгра могу да савладају Кулонову баријеру да би дошло [[нуклеарна фузија|нуклеарне фузије]]. Међутим, квантна механика дозвољава да се кулонова баријера савлада тунел ефектом, са малом, али коначном вероватноћом <ref>Wolschin, G.: Thermonuclear Processes in Stars and Stellar Neutrinos, in: Castell, L.; Ischebeck, O. (Eds.): Time, Quantum and Information, Part II. стр. 115-134. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2003. </Ref>
=== Биолошка еволуција ===
Нестабилност [[генетички код|генетског кода]] је, између осталог, узрокована коначном вероватноћом за тунеловање [[протон]]а у [[Дезоксирибонуклеинска киселина|ДНК]]. Дакле, тунел ефекат је делимично одговоран за настанак спонтаних [[мутација]]. <ref>Löwdin, P.-O.: Proton Tunneling in DNA and its Biological Implications. Reviews of Modern Physics 35 (3), 724-732 (1963).</ref>.
=== Алфа-распад ===
На тунел ефекту почива, између осталог, спонтани [[радиоактивност|радиоактивни]] [[алфа распад|алфа-распад]], на пример, језгра [[уранијум]]а. Према [[класична физика|класичној физици]] језгро уранијума не би требало да се распада, јер је енергијска баријера [[јака интеракција|јаке интеракције]] превисока. Међутим, због тунел ефекта постоји врло мала, али коначна, вероватноћа да се алфа честица нађе с друге стране баријере, дакле, ван домашаја нуклеарних сила. У одсуству нуклеарних сила, кулонова одбојна сила (позитивно језгро одбија позитивну алфа честицу) постаје доминантна те алфа честица огромном брзином напушта околину језгра-родитеља.
== Кратак квантно-механички опис ==
[[Датотека:Tunneleffekt3d.svg|300п|мини|десно|Схематски приказ тунел ефекта. Енергија честице пре и после тунеловања остаје иста, само је вероватноћа за њено налажење с друге стране баријере знатно нижа. Другим речима, при тунеловању нема размене енергије између честице и баријере - таласна функција честице пре и након проласка кроз баријеру је иста, опада само аплитуда (вероватноћа) за њено налажење с друге стране баријере.]]
Према класичној механици, честица може у простору може да се нађе само тамо где је њена потенцијална енергија мања од укупне. Ово следи из чињенице да кинетичка енергија честице
<math>~{E_{\rm{kin}}}={\frac{p^2}{2m}}={E}-{U_{\rm{pot}}}</math>
не може (по класичној физици) бити негативна, јер би тада импулс био имагинарна величина.
Ред 27:
<math>~{\frac{{{\rm{d}}^2}{\psi}}{{{\rm{d}}{x}}^2}}+{\frac{2m}{{\hbar}^2}}{ \left({E}-{U_{\rm{pot}}} \right)}{\psi}=0</math>
(<math>~x~-</math> [[координате|координата]]; <math>~E~-</math> [[укупна енергија]] , <math>~U_{\rm{pot}}~-</math> [[потенцијална енергија]], <math>~{\hbar~-}</math> [[Диракова константа|редукована Планкова константа]], <math>~m~-</math> [[маса]] частице), чије решење је функција
<math>~{\psi}=A \exp{ \left(ix{\frac{\sqrt{2m{ \left({E}-{U_{\rm{pot}}} \right)}}}{\hbar}} \right)}+B \exp{ \left(-ix{\frac{\sqrt{2m{ \left({E}-{U_{\rm{pot}}} \right)}}}{\hbar}} \right)}</math>
Ред 83:
<math>~{U(x_1)}={U(x_2)}=E</math>
Тада за коефицијент пропусности баријере добијамо
<math>~D~{\cong}~{D_0}{\exp{ \left(-{\frac{2}{\hbar}}{\int\limits_{x_1}^{x_2} {{\sqrt{2m{ \left({U(x)}-E \right) }}}}\, {\rm{d}}x} \right) }}</math>
| |||