wd wp Пошук:
    ⬜

    Тунэльны эфект

    Тунэ́льны эфе́кт — квантава-механічная з’ява праходжання электронаў і іншых элементарных часціц праз патэнцыяльны бар’ер, вышыня якога большая за поўную энергію часціц.

    З’ява абумоўлена хвалевымі ўласцівасцямі часціц і ляжыць у аснове аўтаэлектроннай эмісіі, эфекта Джозефсана і інш. Таксама тунэльны эфект ўплывае на працэcы тэрмаядзерных рэакцый.

    Гісторыя і даследчыкі

    Адкрыццю тунэльнага эфекту папярэднічала адкрыццё А. Бекерэлем у 1896 годзе радыеактыўнага распаду, вывучэнне якога працягнулі Марыя і П’ер Кюры, якія ў 1903 годзе атрымалі за свае даследаванні Нобелеўскую прэмію[1]. На аснове іх даследаванняў у наступнае дзесяцігоддзе была сфармулявана тэорыя радыеактыўнага распаду, неўзабаве пацверджаная эксперыментальна.

    У той жа час, у 1901 годзе, малады вучоны Роберт Фрэнсіс Эрхарт (Robert Francis Earhart), які даследаваў з дапамогай інтэрфераметрыі[ru] паводзіны газаў паміж электродамі ў розных рэжымах, нечакана атрымаў невытлумачальныя даныя. Азнаёміўшыся з вынікамі эксперыментаў, вядомы вучоны Д. Томсан выказаў здагадку, што тут дзейнічае яшчэ не апісаны закон і заклікаў навукоўцаў да далейшых даследаванняў. У 1911 і 1914 гадах адзін з яго аспірантаў, Франц Розер (Franz Rother), паўтарыў вопыт Эрхарта, выкарыстоўваючы для вымярэнняў замест інтэрфераметрыі больш адчувальны гальванометр, і яўна зафіксаваў узніклае паміж электродамі «невытлумачальнае» стацыянарнае поле электроннай эмісіі. У 1926 усё той жа Разер выкарыстаў у вопыце найноўшы гальванометр з адчувальнасцю 26 pA і зафіксаваў «стацыянарнае поле электроннай эмісіі», якое ўзнікае паміж блізка размешчанымі электродамі нават у глыбокім вакууме[2].

    У 1927 годзе нямецкі фізік Фрыдрых Хунд стаў першым, хто матэматычна выявіў «тунэльны эфект» пры разліках спакою двух’ямнага патэнцыялу[en][1][3]. У 1928 годзе незалежна адзін ад аднаго формулы тунэльнага эфекту прымянілі ў сваіх працах рускі навуковец Георгій Гамаў[ru] і амерыканскія навукоўцы Рональд Гёрні[en] і Эдвард Кондан[ru] пры распрацоўцы тэорыі альфа-распаду[4][5][6][7][8]. Абодва даследаванні адначасова рашалі ўраўненне Шродзінгера для мадэлі ядзернага патэнцыялу і матэматычна абгрунтоўвалі сувязь паміж радыеактыўным паўраспадам часціц і іх радыеактыўным выпраменьваннем імавернасцю тунэлявання.

    Наведаўшы семінар Гамава, нямецкі навуковец Макс Борн паспяхова развіў яго тэорыю, выказаўшы здагадку, што «эфект тунэлявання» не абмяжоўваецца сферай ядзернай фізікі, а мае значна больш шырокае дзеянне, бо ўзнікае па законах квантавай механікі і, такім чынам, выкарыстоўваецца і ў дачыненні для апісання з’яў у многіх іншых сістэмах[9]. Пры аўтаномнай эмісіі з металу ў вакуум, да прыкладу, па закону Фаўлера — Нордгейма[ru], сфармуляванаму ў тым жа 1928 годзе.

    У 1957 годзе вывучэнне паўправаднікоў, развіццё транзістарных і дыёдных тэхналогій прывялі да адкрыцця тунэлявання электронаў у механічных часціцах. У 1973 годзе амерыканец Дэвід Джозефсан атрымаў Нобелеўскую прэмію па фізіцы «За тэарэтычнае прадказанне ўласцівасцей току звышправоднасці, які праходзіць праз тунэльны бар’ер», разам з ім прэміі ўдастоіліся японец Лео Эсакі і нарвежац Івар Гіевер «За эксперыментальныя адкрыцці „тунэльных з’яў“ у паўправадніках і звышправадніках адпаведна»[9]. У 2016 годзе было адкрыта і «квантавае тунэляванне вады[en]»[10].

    Гл. таксама

    Зноскі

    1. 1 2 Nimtz; Haibel (2008). Zero Time Space. Wiley-VCH. p. 1.
    2. ↑ Thomas Cuff [The STM (Scanning Tunneling Microscope) The forgotten contribution of Robert Francis Earhart to the discovery of quantum tunneling.](нявызн.). ResearchGate.
    3. ↑ Hund F. Zur Deutung der Molekelspektren III, Zeitschrift für Physik, Band 43, 1927, S. 805–826.
    4. ↑ Гамов Г. Очерк развития учения о строении атомного ядра (I. Теория радиоактивного распада) // УФН 1930. В. 4.
    5. ↑ Gurney, R. W.; Condon, E. U. (1928). “Quantum Mechanics and Radioactive Disintegration”. Nature 122 (3073): 439. doi:10.1038/122439a0. Bibcode: 1928Natur.122..439G.
    6. ↑ Gurney, R. W.; Condon, E. U. (1929). “Quantum Mechanics and Radioactive Disintegration”. Phys. Rev 33 (2): 127–140. doi:10.1103/PhysRev.33.127. Bibcode: 1929PhRv…33..127G. https://archive.org/details/sim_physical-review_1929-02_33_2/page/127.
    7. ↑ Bethe, Hans (27 October 1966). Hans Bethe - Session I. Інтэрв’ю з Charles Weiner; Jagdish Mehra. Cornell University. Niels Bohr Library & Archives, American Institute of Physics, College Park, MD USA. https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/4504-1. Retrieved on 1 May 2016.
    8. ↑ Friedlander, Gerhart; Kennedy, Joseph E.; Miller, Julian Malcolm (1964). Nuclear and Radiochemistry (2nd ed.). New York: John Wiley & Sons. pp. 225–7. ISBN 978-0-471-86255-0. https://archive.org/details/nuclearradiochem00frie.
    9. 1 2 Razavy, Mohsen (2003). Quantum Theory of Tunneling. World Scientific. pp. 4, 462. ISBN 9812564888. https://archive.org/details/quantumtheorytun00raza_517.
    10. ↑ Quantum Tunneling of Water in Beryl: A New State of the Water Molecule(нявызн.). Physical Review Letters (22 красавіка 2016). doi:10.1103/PhysRevLett.116.167802. Праверана 23 April 2016.

    Літаратура

    Спасылкі

    Тэмы гэтай старонкі (6):
    Катэгорыя·Квантавыя з’явы
    Катэгорыя·Старонкі з няправільным сінтаксісам спасылак на крыніцы
    Катэгорыя·Квантавая механіка
    Катэгорыя·Вікіпедыя·Спасылкі на Беларускую энцыклапедыю з назвай артыкула
    Катэгорыя·Вікіпедыя·Спасылкі на Беларускую энцыклапедыю без аўтара
    Катэгорыя·Вікіпедыя·Спасылкі на Беларускую энцыклапедыю з нумарамі старонак