Erklären Sie mir das Quantentunneln im Detail, vorausgesetzt, ich habe Physikkenntnisse von der Universität
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Ein Teilchen, wie ein Elektron oder ein Atom, kann durch eine potenzielle Barriere passieren, die es nicht in der Lage wäre, dies traditionell dank der quantenmechanischen Phänomene, die als Quantentunnelung bekannt sind, zu tun. Oder um es anders auszudrücken, es ist ein Phänomen, bei dem ein Teilchen durch eine Wand passieren kann, die seine Energie normalerweise verhindern würde. Die wellenartigen Eigenschaften der Teilchen sind mit dem Quantentunnelungsprozess verbunden. Teilchen können in einem wellenähnlichen Zustand existieren, in dem ihre Lage und ihr Momentum nach Quantenmechanik variabel sind. Dies bedeutet, dass das Teilchen sich ausbreiten und eine breite Palette von potenziellen Zuständen erforschen kann, anstatt auf die klassische Energie der Barriere beschränkt zu sein. Das Teilchen kann die Barriere überqueren und auf der anderen Seite entstehen, wenn sich sein wellenähnlicher Zustand weit genug ausbreitet. Die Höhe und Breite der Barriere beeinflussen die Wahrscheinlichkeit eines Teilchentunnels. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen durch eine Barriere tunnelt, verringert sich mit seiner Höhe und Breite. Die Energie des Teilchens hat auch einen signifikanten Einfluss auf den Tunnel. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen durch eine Barriere erhöht mit Energie.
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Wie oft geschieht Quanten-Tunnel in normaler Raumtemperatur-Materie?
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Quantentunneln können in der gewöhnlichen Raumtemperatur Materie auftreten, aber die Frequenz und Größe solcher Ereignisse hängen von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Größe und Energie der beteiligten Teilchen, die Dicke und Zusammensetzung der Barriere, die sie versuchen, durch zu tunneln, und die Temperatur und Druck der Umwelt. Im Allgemeinen, Quantentunneln ist wahrscheinlicher, in kleineren Teilchen mit niedrigeren Energien auftreten, und es wird weniger wahrscheinlich, wie die Partikel größer und energiereicher werden. In Raumtemperatur Materie, die am häufigsten beobachteten Fälle von Quantentunneln sind einzelne Elektronen, die durch Energiebarrieren tunneln können, um von einem Ort zu einem anderen innerhalb eines Materials zu bewegen. Die Frequenz dieser Ereignisse kann ziemlich hoch sein, mit Millionen oder sogar Milliarden von Elektronen Tunneln durch Barrieren zu tunneln jede Sekunde. In vielen Materialien, gibt es zahlreiche kleine Energiebarrieren, die Elektronen tunneln müssen, um zu bewegen oder mit anderen Teilchen interagieren. Die Frequenz dieser Ereignisse kann ziemlich hoch sein, mit Millionen oder sogar Milliarden von Elektronen, die durch Barrieren beteiligt sind. Allerdings, für größere Teilchen, wie Atome oder Moleküle, die Energiebarrieren, die sie sind typischerweise in großen, um die Temperatur zu gießen, um sie zu quantarktieren.
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