Tasavvur qiling, siz kichkina koptokchani xonangiz devoriga otib, uni devorga urilib qaytishida yana tutib olib, o‘ynamoqdasiz. Albatta, har safar koptokchani devorga otganingizda u devorga borib urilib qaytadi

TUNELNING EFEKTI(tunnel) - klassik tomonidan taqiqlangan tizimning harakat mintaqasi orqali kvant o'tishi. mexanika. Bunday jarayonning odatiy namunasi - bu zarrachaning o'tishi potentsial to'siq qachon uning energiyasi to'siq balandligidan kam. Zarracha momentum R bu holda, munosabatlardan aniqlanadi  qayerda U (x)- potentsial zarracha energiyasi ( T- massa), to'siq ichidagi mintaqada bo'ladi, xayoliy qiymat. V kvant mexanikasi Rahmat munosabatlardagi noaniqliklar momentum va koordinata o'rtasida pastki to'siq harakati mumkin. Bu mintaqadagi zarrachaning to'lqin funktsiyasi eksponentli ravishda va yarim klassikada parchalanadi. ish (qarang. Yarim klassik yaqinlashtirish) to'siq ostidan chiqish nuqtasida uning amplitudasi kichik.

Potentsiallarning o'tishi muammosining formulalaridan biri. to'siq statsionar zarracha oqimi to'siqqa tushganda va uzatiladigan oqimning qiymatini topish kerak bo'lgan holatga to'g'ri keladi. Bunday vazifalar uchun koeffitsient joriy qilinadi. to'siqning shaffofligi (tunnel o'tish joyi koeffitsienti) D, uzatiladigan va tushayotgan oqimlarning intensivligi nisbatiga teng. Qaytish vaqtidan kelib chiqadiki, koeffitsient. "oldinga" va teskari yo'nalishdagi o'tish uchun shaffoflar bir xil. Bir o'lchovli holatda koeffitsient. shaffoflikni quyidagicha yozish mumkin

Klassik kirish qiyin bo'lgan hududda integratsiya amalga oshiriladi. NS 1,2 - burilish nuqtalari klassik chegaradagi burilish nuqtalari holatidan aniqlanadi. mexanika, zarrachaning momentumi yo'qoladi. Kofe. D 0 uning ta'rifi uchun kvant mexanikasining aniq echimini talab qiladi. vazifalar.

Kvaziklassik shart bajarilganda

to'siqning butun uzunligi bo'ylab, darhol bundan mustasno. burilish nuqtalari mahallalari x 1.2 koeffitsient. D 0 birlikdan biroz farq qiladi. Maxluqot. farq D 0 birlikdan, masalan, potentsial egri bo'lishi mumkin. to'siqning bir tomonidan keladigan energiya shu qadar keskin ketadiki, kvaziklassik. yaqinlashtirish u erda qo'llanilmaydi, yoki energiya to'siq balandligiga yaqin bo'lsa (ya'ni, eksponentda ifoda kichik). Balandligi bo'lgan to'rtburchaklar to'siq uchun U taxminan va kengligi a koeffitsient oshkoralik f-loy tomonidan belgilanadi

qayerda 

To'siqning asosi nol energiyaga to'g'ri keladi. Yarim klassikada. ish D biriga nisbatan kichik.

Doktor Zarrachaning to`siqdan o`tishi masalasining formulasi quyidagicha. Zarrachani boshlasin. vaqt lahzasi yaqin deb atalmish holatidadir. statsionar holatda, kesish o'tib bo'lmaydigan to'siq bilan amalga oshgan bo'lardi (masalan, uzoqdan ko'tarilgan to'siq bilan) potentsial chuqur chiqadigan zarracha energiyasidan katta balandlikka). Bu davlat deyiladi. yarim statsionar. Statsionar holatlarga o'xshab, bu holda zarrachaning to'lqin funktsiyasining vaqtga bog'liqligi faktor bilan berilgan  Bu erda ishlatiladigan energiya murakkab miqdordir E., kesimning xayoliy qismi T. vaqtidan kelib chiqqan holda kvazistatsion holatning birlik vaqtiga parchalanish ehtimolini aniqlaydi:

Yarim klassikada. taxminan, f-loy (3) tomonidan berilgan ehtimollik eksponensialni o'z ichiga oladi. in-f-le (1) bilan bir xil turdagi omil. Sferik nosimmetrik potentsiallar holatida. to'siq-bu orbitadan kvazistatsion holatning parchalanish ehtimoli. l f-loy tomonidan belgilanadi

Bu yerda r 1,2 -radial burilish nuqtalari, uning integrali nolga teng. Faktor w 0 potentsialning klassik ruxsat berilgan qismidagi harakatning xususiyatiga bog'liq, masalan. bu mutanosib. klassik to'siq devorlari orasidagi zarrachaning chastotasi.

T. e. og'ir yadrolarning parchalanish mexanizmini tushunishga imkon beradi. Elektrostatik zarracha va qiz yadro o'rtasida harakat qiladi. f-loy tomonidan aniqlangan itarish kichik o'lchamdagi tartibda a yadrolari shunday. potentsialni salbiy deb hisoblash mumkin:  Natijada, ehtimollik a-decay nisbati bilan beriladi

Mana, chiquvchi a-zarrachaning energiyasi.

T. e. Quyosh va yulduzlarda o'nlab va yuzlab million graduslik haroratda termoyadro reaktsiyalari ehtimolini aniqlaydi. Yulduzlarning evolyutsiyasi), shuningdek er usti sharoitida termoyadro portlashlari yoki CTS shaklida.

Zaif o'tkazuvchan to'siq bilan ajratilgan ikkita bir xil quduqdan tashkil topgan nosimmetrik potentsialda T. e. quduqlardagi holatlarga olib keladi, bu esa diskret energiya darajalarining ikki baravar zaif bo'linishiga olib keladi (inversion bo'linish; sek. qarang. Molekulyar spektrlar)... Kosmosda davriy bo'lgan cheksiz teshiklar uchun har bir daraja energiya zonasiga aylanadi. Bu tor elektron energetikani shakllantirish mexanizmi. panjara joylari bilan kuchli elektron bog'langan kristallardagi zonalar.

Agar yarimo'tkazgichli kristalga elektr qo'llanilsa. maydon, keyin elektronlarning ruxsat etilgan energiyalari zonalari kosmosga buriladi. Shunday qilib, post darajasi. elektronning energiyasi barcha zonalarni kesib o'tadi. Bunday sharoitda elektronning bitta energiyadan o'tishi mumkin bo'ladi. T. hisobidan boshqasiga zona. Bunday holda, klassik kirish mumkin bo'lmagan mintaqa - bu taqiqlangan energiya guruhi. Bu hodisa deyiladi. Zenerning buzilishi. Klassik bu erda yaqinlashish elektr quvvatining kichik qiymatiga to'g'ri keladi. maydonlar. Bu chegarada Zenerning buzilish ehtimoli asosiyda aniqlanadi. Ko'rsatkichda kesish katta salbiy hisoblanadi. taqiqlangan energiya kengligining nisbati bilan mutanosib bo'lgan miqdor. bir birlik hujayra kattaligiga teng masofada qo'llaniladigan maydonda elektron tomonidan to'plangan energiyaga zona.

Xuddi shunday ta'sir ham paydo bo'ladi tunnel diodlari, bu zonalar yarimo'tkazgichlar tufayli moyil R- va n-aloqa chegarasining har ikki tomonida yozing. Tunnel tashuvchi harakatlanadigan zonada bo'sh bo'lmagan davlatlarning cheklangan zichligi mavjudligi sababli amalga oshiriladi.

Rahmat T. e. elektr mumkin. yupqa dielektr bilan ajratilgan ikkita metall orasidagi tok. bo'linish. Bu metallar ham normal, ham Supero'tkazuvchi holatda bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, Jozefson effekti.

T. e. kuchli elektrda sodir bo'ladigan hodisalarga majburdirlar. atomlarning avtionizatsiyasi kabi maydonlar (qarang. Dala ionizatsiyasi) va avtomatik elektron emissiya metallardan. Ikkala holatda ham elektr. maydon cheklangan shaffoflik to'sig'ini hosil qiladi. Elektr qanchalik kuchli bo'lsa. maydon, to'siq qanchalik shaffof bo'lsa va metalldan elektron oqimi kuchliroq bo'ladi. Bu tamoyil asoslanadi tunnelli mikroskop- tekshirilayotgan sirtning turli nuqtalaridan tunnel oqimini o'lchaydigan va uning bir hil emasligi haqida ma'lumot beruvchi qurilma.

T. e. faqat bitta zarrachadan iborat kvant tizimlarida mumkin emas. Shunday qilib, masalan, kristallarda past haroratli harakat dislokatsiyaning ko'plab zarralardan tashkil topgan oxirgi qismini tunnellanishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Bunday muammolarda chiziqli dislokatsiyani dastlab o'qi bo'ylab joylashgan elastik ip sifatida ko'rsatish mumkin da potentsialning mahalliy minimalaridan birida V (x, y)... Bu potentsial bog'liq emas da va o'qi bo'ylab uning relyefi NS- bu mahalliy minimalar ketma -ketligi, ularning har biri kristallga qo'llaniladigan mexanikaga qarab miqdori bo'yicha boshqasidan past bo'ladi. ... Ushbu stress ta'sirida dislokatsiya harakati qo'shni minimal tunnelga tushiriladi. dislokatsiya segmenti, so'ngra qolgan qismini u erga torting. Xuddi shu turdagi tunnel mexanizmi harakat uchun javobgar bo'lishi mumkin zaryad zichligi to'lqinlari Peerlsda (qarang. Peerls o'tish joyi).

Bunday ko'p o'lchovli kvant tizimlarining tunnel ta'sirini hisoblash uchun yarim klassikadan foydalanish qulay. to'lqin funktsiyasini shaklda ifodalash  qayerda S-klassik. tizim harakati. T. uchun. xayoliy qism muhim ahamiyatga ega S, Klassik kirish qiyin bo'lgan hududda to'lqin funktsiyasining susayishini aniqlaydi. Uni hisoblash uchun murakkab traektoriyalar usuli qo'llaniladi.

Potentsialni yengadigan kvant zarrachasi. to'siq, termostatga ulanishi mumkin. Klassikada. mexanika, bu ishqalanish bilan harakatga to'g'ri keladi. Shunday qilib, tunnelni tasvirlash uchun deyilgan nazariyadan foydalanish kerak. tarqatuvchi Jozefson aloqalarining hozirgi holatining cheklangan umrini tushuntirish uchun bunday mulohazalardan foydalanish kerak. Bunday holda, tunnel effi mavjud. kvant zarrachasi to'siq orqali o'tadi va oddiy elektronlar termostat rolini o'ynaydi.

Lit.: Landau L.D., Lifshitz E.M., Kvant mexanikasi, 4 -nashr, Moskva, 1989; Ziman J., Qattiq jismlar nazariyasi tamoyillari, trans. ingliz tilidan, 2 -nashr, M., 1974; Baz A.I., Zel'dovich Ya.B., Perelomov A.M., Tarqatish, rerelativ bo'lmagan kvant mexanikasidagi reaktsiyalar va parchalanishlar, 2 -nashr, Moskva, 1971; Qattiq jismlarda tunnel hodisalari, trans. ingliz tilidan., M., 1973; Lixarev K.K., Jozefson birikmalarining dinamikasiga kirish, M., 1985. B.I.Ivlev.

 Fizika

• 
  Tarjima
  

Men oddiy intuitiv javoblar bilan ikkita oddiy savoldan boshlayman. Bir piyola va to'pni oling (1 -rasm). Agar menga kerak bo'lsa:

Men uni idishga solib qo'yganimdan keyin to'p harakatsiz qoldi va

u kosani siljitganda ham xuddi shu holatda qoldi,

Qaerga qo'yishim kerak?