Kvant tunnellash

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. Chunki, u devor orqali qo‘shni xonaga o‘tib ketishi uchun yetarli energiyaga ega emas.

Biroq, kvant mexanikasi qonunlariga ko‘ra, koptokcha ehtimoliylikning uyqash to‘lqinlari sifatida tasavvur qilinadi va kvant fizikasiga ko‘ra, koptokchada devor orqali qo‘shni xonaga o‘tib ketish uchun juda oz bo‘lsa-da, harholda imkoniyat bor. Geyzenbergning noaniqliklar nisbatlari tamoyilini energiyaga tadbiq qilish qoidalariga asosan, koptokni tashkil qiluvchi zarrachalar devorni tashkil qiluvchi zarrachalar orqali tunneldan o‘tgandek o‘tib ketishi ehtimoldan holi emas. Ushbu nisbatga ko‘ra, zarracha muayyan vaqt momentida muayyan energiya miqdoriga ega bo‘ladi deb aniq aytishning iloji yo‘q. o‘ta kichik vaqt birliklari miqyosida, zarracha energiyasi sezilarli darajada fluktuatsiyalanishi mumkin va natijada, u devor to‘sig‘ini yengib o‘tish uchun yetarli qiymatga ega bo‘lib qolishi mumkin.

Bu satrlarni o‘qib, siz xuddi ertak eshitayotgandek, yoki, bo‘lmag‘ur gaplarni o‘qiyotgandek ensangiz qotishi tabiiy. Bu faqat — sizning kvant fizikasidan yaxshi xabardor emasligingiz tufaylidir. Aslida, tabiatda bu tarzdagi kvant tunnellash effekti allaqachon mavjud va u hozirda sizning qo‘l ostingizda ham ro‘y bermoqda desam, — hayratda qolmang. Masalan, tranzistorlarda elektronlar ushbu elektron uskunaning bir qismidan boshqa qismiga tunnel effekti bilan o‘tib turadi. Yadroviy parchalanishda ham zarrachaning uchib chiqishi tunnel effekti hodisasi orqali ro‘y beradi. Xususan, alfa-zarracha (geliy yadrosi) oxir-oqibatda uran yadrosidan tunnellanadi. Ushbu effektni XX-asr o‘rtalarida mashhur fizik Georgiy Gamov (1904-1968) va undan mustaqil ravishda Ronald Gyorni (1898-1953) hamda Edvard Kondonlar (1902-1974) tomonidan bayon qilingan edi. Ular, agar tunnel effekti bo‘lmaganda, alfa-zarracha hech qachon yadrodan uchib chiqa olmagan bo‘lardi deb bir ovozdan ta’kidlashgan.

Tunnel effekti Quyoshdagi termoyadro sintezi reaksiyalarining borishi uchun ham juda muhimdir. Ushbu effektsiz yulduzlar ham charaqlamagan bo‘lardi. Skanerlovchi tunnel mikroskopida tunnellanish hodisasi o‘tkazgich yuzalarning mikroskopik relyefini kuzatish imkoni beradi. Bunday mikroskopda juda ingichka va o‘tkir igna (zond) qo‘llaniladi va ushbu igna va tekshirilayotgan namuna orasida tunnel toki oqadi. Biokimyo va mikrobiologiyada ham, tunnel effekti fermentlar tomonidan ayrim reaksiyalarni qanday katalizlanishi mexanizmlarini o‘rganish uchun qo‘llaniladi.

Albatta, maqola boshida keltirilgan misol — koptokchaning devor orqali qo‘shni xonaga o‘tib ketishi — favqulodda oz ehtimollikka ega va makroskopik miqyosda deyarli imkonsiz. Tunnellanish faqat subatom miqyoslarida ro‘y beradi va bizning olamimizda amalda yuz berishi ehtimolligi favqulodda darajada oz. Sizning devor orqali yotoqxonadan oshxonaga o‘tib ketishingiz ehtimoli garchi yo‘q darajada kam bo‘lsa-da, harholda kvant fizikasi doirasida bunday ehtimollik istisno qilinmaydi. Lekin, agar siz koptokchani har soniyada bir martadan devorga otib tursangiz, sizda, butun Koinot paydo bo‘lgandan buyon o‘tgan vaqtdan (?13,7 milliard yil) ham ko‘proq vaqt sarflash orqaligina, koptokchani devor orqali tunnellab yuborish imkoni paydo bo‘ladi.

Rasmda: AQSHdagi Sandiya Milliy laboratoriyasidagi skanerlovchi tunnel mikroskopi.

Bizni ijtimoiy tarmoqlarda ham kuzatib boring: