Tunneloitumisilmiö
*Eräs klassinen nykyfysiikan malli, jossa valon nopeus ylitetään, mystisen ilmiön nimi on tunneloituminen. Tapahtuman ymmärtäminen "klassisella mekaniikalla" on mahdotonta. Koska fyysikkojen on käytännön kokeittensa todistamana ollut p a k k o hyväksyä tilanteet joissa jopa suhteellisen massiiviset ainespalat. Kuten vaikka (9,411928 MeV) affasäteilyn heliumydin on nyt tässä atomin sisässä. Mutta välittömästi seuraavaksi sen mitataan olevan atomin ulkopuolella ohittaen atominsa elektronipilvet tuosta vaan.
* Ilmiö on niin kiinnostava juuri sen takia, että useiden fyysisen hiukkasen tiedetään kykenevän muuntautuen kulkemaan hetken aikaa "muissa" ulottuvuuksissaan, eikä vuorovaikutusta normaalin 3D tilamme ulottuvuuksien ja ajan kanssa silloin täysin ole. Fotonit, gravitonit, elektronit, neutriinot kykenevät tähä. Kun siihen kykenee j o p a alffaytimen massaydin 2 protonia ja 2 neutronia tuosta vaan puhutaan Columbin vallin ylityksestään. Täysin käsittämättömäksi tilanne menee kun laskennallisesti alfalta pitäisi tuossa mennä 25MeV energiaa. Mutta Pekka Jauhon kirjassa" Atomi ja ydinfysiikka" s.237 mukaan siihen menee v a i n 11MeV.
Nykyinen ydinfysiikka vaikenee eikä osaa konkretisoida mistä oikeasti on kyse. Nyt pätkä Wikipediasta:
"Tunneli-ilmiö Wikipedia. Aaltopaketti kääntyy suurimmaksi osaksi potentiaalivallista takaisin, mutta osa tunneloituu vallin läpi. Tunneli-ilmiö eli tunneloituminen on kvanttimekaaninen ilmiö, jonka vuoksi hiukkanen voi tietyllä todennäköisyydellä läpäistä potentiaalivallin, jonka ylittämiseen sillä ei klassisen fysiikan mukaan olisi riittävästi energiaa.
Klassisen fysiikan mukaisena analogiana voidaan ajatella palloa, joka vierii maata pitkin paikassa, jossa on tietyn suuruinen kohouma. Jos pallon liike-energia ennen sen saapumista kohouman kohdalle on suurempi kuin sen potentiaalienergia kohouman huipulla eikä kitkaa tarvitse ottaa huomioon, pallo ylittää kohouman. Muussa tapauksessa näin ei tapahdu, vaan se kääntyy takaisin tulosuuntaansa.
Sen sijaan kvanttimekaniikassa hiukkasen käyttäytymistä on kuitenkin tarkasteltava aaltofunktion ja sitä kuvaavan Schrödingerin yhtälön avulla. Hiukkaseen vaikuttavat sähkömagneettiset ja eräissä tapauksissa myös vahva vuorovaikutus, jotka saavat aikaan, että ollessaan tietyllä alueella sillä on suurempi potentiaalienergia kuin muualla. Tällaista aluetta sanotaan tavallisesti potentiaalivalliksi.
Tunneli-ilmiö esiintyy elektroneilla eräissä puolijohdelaitteissa kuten tunnelidiodissa. Tunneli-ilmiön vuoksi sähkövirta kulkee myös kahden suprajohtavan kappaleen välissä olevan ohuen eristeen läpi, mitä sanotaan Josephsonin ilmiöksi.
Tunneli-ilmiöön perustuu myös alfahajoaminen. Alfahiukkasen potentiaalienergiaan vaikuttavat toisaalta atomiytimessä nukleonien välillä vaikuttava vahva vuorovaikutus, toisaalta positiivisesti varautuneiden hiukkasten välillä vaikuttava sähköinen poistovoima. Näiden yhteisvaikutuksesta hiukkasen potentiaalienergia ensin kasvaa sen etääntyessä ytimestä mutta alkaa sitten nopeasti laskea sen päätyessä vahvan vuorovaikutuksen vaikutusalueen ulkopuolelle, joten ytimen ympärille muodostuu potentiaalivalli. Aiheesta:
http://kuvaton.com/k/YCht.jpg
[img]http://kuvaton.com/k/YCht.jpg[/img]
*Eräs klassinen nykyfysiikan malli, jossa valon nopeus ylitetään, mystisen ilmiön nimi on tunneloituminen. Tapahtuman ymmärtäminen "klassisella mekaniikalla" on mahdotonta. Koska fyysikkojen on käytännön kokeittensa todistamana ollut p a k k o hyväksyä tilanteet joissa jopa suhteellisen massiiviset ainespalat. Kuten vaikka (9,411928 MeV) affasäteilyn heliumydin on nyt tässä atomin sisässä. Mutta välittömästi seuraavaksi sen mitataan olevan atomin ulkopuolella ohittaen atominsa elektronipilvet tuosta vaan.
* Ilmiö on niin kiinnostava juuri sen takia, että useiden fyysisen hiukkasen tiedetään kykenevän muuntautuen kulkemaan hetken aikaa "muissa" ulottuvuuksissaan, eikä vuorovaikutusta normaalin 3D tilamme ulottuvuuksien ja ajan kanssa silloin täysin ole. Fotonit, gravitonit, elektronit, neutriinot kykenevät tähä. Kun siihen kykenee j o p a alffaytimen massaydin 2 protonia ja 2 neutronia tuosta vaan puhutaan Columbin vallin ylityksestään. Täysin käsittämättömäksi tilanne menee kun laskennallisesti alfalta pitäisi tuossa mennä 25MeV energiaa. Mutta Pekka Jauhon kirjassa" Atomi ja ydinfysiikka" s.237 mukaan siihen menee v a i n 11MeV.
Nykyinen ydinfysiikka vaikenee eikä osaa konkretisoida mistä oikeasti on kyse. Nyt pätkä Wikipediasta:
"Tunneli-ilmiö Wikipedia. Aaltopaketti kääntyy suurimmaksi osaksi potentiaalivallista takaisin, mutta osa tunneloituu vallin läpi. Tunneli-ilmiö eli tunneloituminen on kvanttimekaaninen ilmiö, jonka vuoksi hiukkanen voi tietyllä todennäköisyydellä läpäistä potentiaalivallin, jonka ylittämiseen sillä ei klassisen fysiikan mukaan olisi riittävästi energiaa.
Klassisen fysiikan mukaisena analogiana voidaan ajatella palloa, joka vierii maata pitkin paikassa, jossa on tietyn suuruinen kohouma. Jos pallon liike-energia ennen sen saapumista kohouman kohdalle on suurempi kuin sen potentiaalienergia kohouman huipulla eikä kitkaa tarvitse ottaa huomioon, pallo ylittää kohouman. Muussa tapauksessa näin ei tapahdu, vaan se kääntyy takaisin tulosuuntaansa.
Sen sijaan kvanttimekaniikassa hiukkasen käyttäytymistä on kuitenkin tarkasteltava aaltofunktion ja sitä kuvaavan Schrödingerin yhtälön avulla. Hiukkaseen vaikuttavat sähkömagneettiset ja eräissä tapauksissa myös vahva vuorovaikutus, jotka saavat aikaan, että ollessaan tietyllä alueella sillä on suurempi potentiaalienergia kuin muualla. Tällaista aluetta sanotaan tavallisesti potentiaalivalliksi.
Tunneli-ilmiö esiintyy elektroneilla eräissä puolijohdelaitteissa kuten tunnelidiodissa. Tunneli-ilmiön vuoksi sähkövirta kulkee myös kahden suprajohtavan kappaleen välissä olevan ohuen eristeen läpi, mitä sanotaan Josephsonin ilmiöksi.
Tunneli-ilmiöön perustuu myös alfahajoaminen. Alfahiukkasen potentiaalienergiaan vaikuttavat toisaalta atomiytimessä nukleonien välillä vaikuttava vahva vuorovaikutus, toisaalta positiivisesti varautuneiden hiukkasten välillä vaikuttava sähköinen poistovoima. Näiden yhteisvaikutuksesta hiukkasen potentiaalienergia ensin kasvaa sen etääntyessä ytimestä mutta alkaa sitten nopeasti laskea sen päätyessä vahvan vuorovaikutuksen vaikutusalueen ulkopuolelle, joten ytimen ympärille muodostuu potentiaalivalli. Aiheesta:
http://kuvaton.com/k/YCht.jpg
[img]http://kuvaton.com/k/YCht.jpg[/img]
Vastaukset 1
Vanhimmat
Onko taas myrskyisä päivä? vai mistä kenkä puristaa.