پدیده تونل زنی کوانتومی

چهارشنبه ٢۱ تیر ۱۳٩۱
٢:٤۸ ‎ب.ظ
پرویز برومندنژاد

این احتمال اندک وجود دارد که ذرات از میان موانع نفوذ ناپذیر «تونل» بزنند یا یک جهش کوانتومی انجام بدهند.
این یکی از حیرت آورترین پیشگویی های تئوری کوانتوم است. در سطح اتمی این پیش بینی چیزی از یکموفقیت فوق العــاده، کم نداشته است. «تونل زنی» یا جهش های کوانتومی از زوی موانع، از تمامی امتحانات تجربی صورت گرفته سر بلند بیرون آمده است. در واقع حال دیگر، دنیای بدون تونل زنی قابل تصور نیست.
یک آزمایش ساده که صحت تونل زنی کوانتومی را نشان می دهد، قرار دادن یک الکترون در یک جعبــه می باشد. در حالت معمول الکترون آنقدر انرژی ندارد که از دیوارهای جعبه عبور کند. اگر فیزیک کلاسیک درست باشد، آنگـاه الکترون هیچ گاه قادر به ترک جعبه نخواهد بود. ولی بر طبق تئوری کوانتوم، موج احتمال الکترون از جعبه کذشته و به دنیای بیرون نفوذ خواهد کرد. این نفوذ از دیواره را می توان به طور دقیق توسط معادله موج شرودینگـــر محاسبه کرد. یعنی یک احتمال هر چند ناچیز وجود دارد که الکترون در جایی بیرون از جعبه وجود داشته باشد. به بیان دیگر، احتمال مشخص ولی اندکی وجود دارد که الکترون از مانع تونل زنی کرده و از جعبه بگذرد. هنگامی که در آزمایشگـاه سرعت تونل زنی الکترون ها از این موانع را اندازه می گیریم، نتایج بطور دقیق با تئوری کوانتوم مطابقت دارند.
راز تونل زنی در دیود تونلی نهفته است که یک ابزار کاملا مکانیک کوانتومی است. به طور معمول، ممکن است الکتریسته برای عبور از دیود تونلی انرژی کافی نداشته باشد، ولی تابع موج ابن الکترونهـا می توانند از موانع دیودی عبور کرده و لذا از این احتمال که الکتریسیته با تونل زنی در مانع در طرف دیگر آن ظاهر می شود نمی توان چشم پوشی کرد. موقعی که به صدای زیبای موسیقی استریو گوش فرا می دهیـد، به یاد داشته باشیـد که در حال گوش دادن به ریتم های تریلیونهـا تریلیون الکترون هستید که از این قوانین و سایر قوانین عجیب مکانیک کوانتومی پیروی می کننـد.
اگر مکانیک کوانتومی اشتباه بود، در این صورت تمام وسایل الگترونیکی مثل تلویزیونهـا، کامپیوترهـا، استریو و غیره از کار می افتادند. در واقع اگر تئوری کوانتوم اشتباه بود، اتمهای بدن ما از هم فرو پاشیده شده و ما فورا از هم واپاشیده می شدیم. بر طبق معادلات ماکسول، الکترونهـایی که در یک اتم می چرخنـد باید در یک میکرو ثانیه انرژی خود را از دست داده و روی هسته فرو بیفتنـد. تئوری کوانتوم از این فرو پاشی ناگهانی ممانعت به عمل می آوردو لـــذا این واقعیت که ما موجودیت داریم، دلیل روشنی بر درستی مکانیک کوانتومی است.


موضوعات مرتبط:
برچسب‌ها: مقالات
تمامی حقوق این وب سایت متعلق به 💻بینهایت💻 است. || پرویز برومند نژاد