Tunnel effekti
 | Ушбу мақола çаладир. Сиз уни бойитиб, ЗиёСферага ёрдам бериşингиз мумкин. Бу андозани аниқроғига алмаштириш керак. |
Физикада квант тунеллениши ёки содда қилиб тунелланиш квант механикасига оид ҳодиса бўлиб, унда электрон ёки атом каби элементлар потенсиал энергия тўсиғидан ўтишади, классик механикага кўра жисм тўсиқдан ўтиш учун етарли энергияга эга бўлмаслиги керак эди.
Тунелланиш модданинг тўлқин табиати ва квант ноаниқлиги натижасидир. Квант тўлқин функсияси заррача ёки бошқа физик система ҳолатларини, Шрёдингер тенгламаси каби тўлқин тенгламалари эса уларнинг ривожланишини ифодалайди. Қисқа потенциал тўсиққа эга бўлган тизимда тўлқин функсиясининг кичик қисми тўсиқдан ташқарида пайдо бўлиши мумкин, бу тўсиқ орқали туннел ўтиш эҳтимолини ифодалайди.
Тўсиқ орқали тўлқин пакетининг ўтиш эҳтимоли тўсиқ баландлиги, тўсиқ кенглиги ва туннел заррачасининг массаси билан экспонент равишда камайиб кетганлиги сабабли, туннелланиш атомик тор тўсиқлар орқали электроннинг туннел ўтиши каби кам массали зарраларда энг кўп кузатилади. Бироқ, протонлар ва ҳатто атомлар билан туннел қуриш кузатилган ва бу катта заррачалар билан жисмоний та'сирларни тушунтириш учун туннеллардан фойдаланилган.
Ядро синтези[1] ва атом ядроларининг алфа нурланиши каби физик ҳодисаларда муҳим рол ўйнайди. Тунел микроэлектроникада ишлатиладиган қурилмаларнинг минимал ўлчамларини чеклайди. Чунки, электронлар тахминам 1нанометрдан юпқа бўлган изолациён қатламлар ва транзистор[2]лар орқали осонгина ўтади.
Бу ХХ асрнинг бошларида тахмин қилинган эди. Уни ҳақиқий ҳодисса сифатида қабул қилиш ХХ аср ўрталарига тўғри келади.[3]
Тушунча
Файл:Қуантум туннел эффеcт анд иц апплиcатион то тҳе сcаннинг туннелинг миcросcопе.огв
Квант туннеллаш квант механикаси соҳасига киради . Бу ҳодисани тушуниш учун потенсиал тўсиқдан ўтишга уринаётган зарраларни тепаликдан ағдарилишга уринаётган шарга ўхшатиш мумкин. Квант механикаси ва классик механика бу сценарийни турлича талқин қилишади.
Классик механика тўсиқни классик равишда енгиб ўтиш учун етарли энергияга эга бўлмаган заррачалар бошқа томонга ета олмаслигини башорат қилади. Шундай қилиб, тепаликдан ўтиш учун етарли энергияга эга бўлмаган тўп пастга думалаб тушади. Квант механикасида заррача кичик эҳтимоллик билан бошқа томонга туннел орқали ўтиб, тўсиқни кесиб ўтиши мумкин. Бу фарқнинг сабаби материяни тўлқинлар ва заррачалар хусусиятларига эга деб ҳисоблашдан келиб чиқади .
Ба'зи манбаларда тўлқин функсиясининг тўсиққа шунчаки кириб бориши, бошқа томондан узатишсиз, туннел эффекти сифатида тасвирланган, масалан, чекли потенсиал қудуқ деворларига туннел ўтишда[4][5].
Тунел муаммоси
Заррачалар физикаси тизими тўлқин функсияси тизим ҳақида ма'лум бўлиши мумкин бўлган барча нарсани белгилайди[6].Шунинг учун, квант механикасидаги муаммолар тизимнинг то'лқин функсиясини таҳлил қилади. Шредингер тенгламаси каби математик формулалар ёрдамида ма'лум то'лқин функсиясининг вақт эволюциясини аниқлаш мумкин. Ушбу то'лқин функсиясининг абсолют қийматининг квадрати заррачалар позицияларининг эҳтимоллик тақсимоти билан бевосита бог'лиқ бо'либ, бу заррачаларнинг шу позицияларда о'лчаниши эҳтимолини тавсифлайди.
Анимацияда ко'рсатилганидек, то'лқин пакети то'сиққа урилганда, унинг катта қисми акс этади ва бир қисми то'сиқ орқали узатилади. То'лқин пакети янада делокализация қилинади: энди у то'сиқнинг иккала томонида ҳам жойлашган ва максимал амплитудаси пастроқ, лекин интеграл квадрат катталикда тенг, я'ни заррачанинг бирон бир жойда бо'лиш эҳтимоли бирлик бо'либ қолади. То'сиқ қанчалик кенг ва то'сиқ энергияси қанчалик юқори бо'лса, туннелланиш эҳтимоли шунчалик паст бо'лади.
Ко'рсатилган то'ртбурчаклар то'сиқлар каби туннел то'сиг'ининг ба'зи моделларини таҳлил қилиш ва алгебраик тарзда ечиш мумкин. [7]:96Ко'пгина масалаларнинг алгебраик ечими ё'қ, шунинг учун рақамли ечимлар қо'лланилади. " Яримклассик усуллар " WКБ яқинлашуви каби ҳисоблаш осонроқ бо'лган тахминий ечимларни таклиф қилади .
Адабиётлар
- ↑ Серwай; Вуилле. Cоллеге Пҳйсиcс, Эигҳтҳ, Белмонт: Броокс/Cоле, 2008. ИСБН 978-0-495-55475-2.
- ↑ „Қуантум Эффеcц Ат 7/5нм Анд Беёнд“ (эн-УС). Семиcондуcтор Энгинеэринг. Қаралди: 2018-йил 15-июл.
- ↑ Разавй, Моҳсен. Қуантум Тҳеорй оф Туннелинг. Wорлд Сcиэнтифиc, 2003 — 4, 462-бет. ИСБН 978-981-256-488-7.
- ↑ Давиэс, П C W (2004-05-06). "Қуантум мечаниcс анд тҳе эқуиваленcе принcипле". Cлассиcал анд Қуантум Гравитй 21 (11): 2761–2772. дои:10.1088/0264-9381/21/11/017. ИССН 0264-9381. "Бут қуантум партиcлес аре абле то туннел инто тҳе cлассиcаллй форбидден регион ..."
- ↑ Фоwлер, Мичаэл „Партиcле ин а Фините Бох анд Туннелинг“. ЛибреТехц Чемистрй (2019-йил 5-декабр). — „Туннелинг инто тҳе барриэр (wалл) ис поссибле.“. Қаралди: 2023-йил 4-сентябр.
- ↑ Бжоркен, Жамес Д.; Дрелл, Сидней Д.. Релативистиc қуантум мечаниcс, Интернатионал сериэс ин пуре анд апплиэд пҳйсиcс. Неw Ёрк, НЙ: МcГраw Ҳилл, 1964 — 2-бет. ИСБН 978-0-07-005493-6.
- ↑ Мессиаҳ, Алберт. Қуантум Мечаниcс (эн). Нортҳ Ҳолланд, Жоҳн Wилей & Сонс, 1966. ИСБН 0-486-40924-4.