Tunnel effekti
 | Ushbu maqola chaladir. Siz uni boyitib, Vikipediyaga yordam berishingiz mumkin. Bu andozani aniqrogʻiga almashtirish kerak. |
Fizikada kvant tunellenishi yoki sodda qilib tunellanish kvant mexanikasiga oid hodisa boʻlib, unda elektron yoki atom kabi elementlar potensial energiya toʻsigʻidan oʻtishadi, klassik mexanikaga koʻra jism toʻsiqdan oʻtish uchun yetarli energiyaga ega boʻlmasligi kerak edi.
Tunellanish moddaning toʻlqin tabiati va kvant noaniqligi natijasidir. Kvant toʻlqin funksiyasi zarracha yoki boshqa fizik sistema holatlarini, Shryodinger tenglamasi kabi toʻlqin tenglamalari esa ularning rivojlanishini ifodalaydi. Qisqa potentsial toʻsiqqa ega boʻlgan tizimda toʻlqin funksiyasining kichik qismi toʻsiqdan tashqarida paydo boʻlishi mumkin, bu toʻsiq orqali tunnel oʻtish ehtimolini ifodalaydi.
Toʻsiq orqali toʻlqin paketining oʻtish ehtimoli toʻsiq balandligi, toʻsiq kengligi va tunnel zarrachasining massasi bilan eksponent ravishda kamayib ketganligi sababli, tunnellanish atomik tor toʻsiqlar orqali elektronning tunnel oʻtishi kabi kam massali zarralarda eng koʻp kuzatiladi. Biroq, protonlar va hatto atomlar bilan tunnel qurish kuzatilgan va bu katta zarrachalar bilan jismoniy ta'sirlarni tushuntirish uchun tunnellardan foydalanilgan.
Yadro sintezi[1] va atom yadrolarining alfa nurlanishi kabi fizik hodisalarda muhim rol oʻynaydi. Tunel mikroelektronikada ishlatiladigan qurilmalarning minimal oʻlchamlarini cheklaydi. Chunki, elektronlar taxminam 1nanometrdan yupqa boʻlgan izolatsiyon qatlamlar va tranzistor[2]lar orqali osongina oʻtadi.
Bu XX asrning boshlarida taxmin qilingan edi. Uni haqiqiy hodissa sifatida qabul qilish XX asr oʻrtalariga toʻgʻri keladi.[3]
Tushuncha
[tahrir | manbasini tahrirlash]Kvant tunnellash kvant mexanikasi sohasiga kiradi . Bu hodisani tushunish uchun potensial toʻsiqdan oʻtishga urinayotgan zarralarni tepalikdan agʻdarilishga urinayotgan sharga oʻxshatish mumkin. Kvant mexanikasi va klassik mexanika bu stsenariyni turlicha talqin qilishadi.
Klassik mexanika toʻsiqni klassik ravishda yengib oʻtish uchun yetarli energiyaga ega boʻlmagan zarrachalar boshqa tomonga yeta olmasligini bashorat qiladi. Shunday qilib, tepalikdan oʻtish uchun yetarli energiyaga ega boʻlmagan toʻp pastga dumalab tushadi. Kvant mexanikasida zarracha kichik ehtimollik bilan boshqa tomonga tunnel orqali oʻtib, toʻsiqni kesib oʻtishi mumkin. Bu farqning sababi materiyani toʻlqinlar va zarrachalar xususiyatlariga ega deb hisoblashdan kelib chiqadi .
Ba'zi manbalarda toʻlqin funksiyasining toʻsiqqa shunchaki kirib borishi, boshqa tomondan uzatishsiz, tunnel effekti sifatida tasvirlangan, masalan, chekli potensial quduq devorlariga tunnel oʻtishda[4][5].
Tunel muammosi
[tahrir | manbasini tahrirlash]
Zarrachalar fizikasi tizimi toʻlqin funksiyasi tizim haqida ma'lum boʻlishi mumkin boʻlgan barcha narsani belgilaydi[6].Shuning uchun, kvant mexanikasidagi muammolar tizimning to'lqin funksiyasini tahlil qiladi. Shredinger tenglamasi kabi matematik formulalar yordamida ma'lum to'lqin funksiyasining vaqt evolyutsiyasini aniqlash mumkin. Ushbu to'lqin funksiyasining absolyut qiymatining kvadrati zarrachalar pozitsiyalarining ehtimollik taqsimoti bilan bevosita bog'liq bo'lib, bu zarrachalarning shu pozitsiyalarda o'lchanishi ehtimolini tavsiflaydi.
Animatsiyada ko'rsatilganidek, to'lqin paketi to'siqqa urilganda, uning katta qismi aks etadi va bir qismi to'siq orqali uzatiladi. To'lqin paketi yanada delokalizatsiya qilinadi: endi u to'siqning ikkala tomonida ham joylashgan va maksimal amplitudasi pastroq, lekin integral kvadrat kattalikda teng, ya'ni zarrachaning biron bir joyda bo'lish ehtimoli birlik bo'lib qoladi. To'siq qanchalik keng va to'siq energiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, tunnellanish ehtimoli shunchalik past bo'ladi.
Ko'rsatilgan to'rtburchaklar to'siqlar kabi tunnel to'sig'ining ba'zi modellarini tahlil qilish va algebraik tarzda yechish mumkin. [7]:96Ko'pgina masalalarning algebraik yechimi yo'q, shuning uchun raqamli yechimlar qo'llaniladi. " Yarimklassik usullar " WKB yaqinlashuvi kabi hisoblash osonroq bo'lgan taxminiy yechimlarni taklif qiladi .
Adabiyotlar
[tahrir | manbasini tahrirlash]- ↑ Serway; Vuille. College Physics, Eighth, Belmont: Brooks/Cole, 2008. ISBN 978-0-495-55475-2.
- ↑ „Quantum Effects At 7/5nm And Beyond“ (en-US). Semiconductor Engineering. Qaraldi: 2018-yil 15-iyul.
- ↑ Razavy, Mohsen. Quantum Theory of Tunneling. World Scientific, 2003 — 4, 462-bet. ISBN 978-981-256-488-7.
- ↑ Davies, P C W (2004-05-06). "Quantum mechanics and the equivalence principle". Classical and Quantum Gravity 21 (11): 2761–2772. doi:10.1088/0264-9381/21/11/017. ISSN 0264-9381. "But quantum particles are able to tunnel into the classically forbidden region ..."
- ↑ Fowler, Michael „Particle in a Finite Box and Tunneling“. LibreTexts Chemistry (2019-yil 5-dekabr). — „Tunneling into the barrier (wall) is possible.“. Qaraldi: 2023-yil 4-sentyabr.
- ↑ Bjorken, James D.; Drell, Sidney D.. Relativistic quantum mechanics, International series in pure and applied physics. New York, NY: McGraw Hill, 1964 — 2-bet. ISBN 978-0-07-005493-6.
- ↑ Messiah, Albert. Quantum Mechanics (en). North Holland, John Wiley & Sons, 1966. ISBN 0-486-40924-4.
