A kvantum-alagút az egyik legérdekesebb dolog, amelyet a fizikusok tanulmányoznak …
Képzelj el egy teniszlabdát, amely ütközik a falba. Olyan helyzetben, amelyben megszoktuk, leugrik a falról. A kvantum világ furcsa jellege miatt azonban technikailag fennáll annak a valószínűsége, hogy a golyó az akadály másik oldalára vagy akár a falra is végül kerül.
Nem arról beszélünk, hogy a labda legalább a falon megy keresztül, ez nem egészen igaz …
Mi történhet makró szinten?
Ha furcsa helyzet lenne a makroszintű kvantum-alagútban, akkor a golyó hirtelen eltűnhet, amikor közel kerül a falhoz, majd azonnal megjelenik a másik oldalon, miközben maga a fal és a golyó ideális állapotban van. Természetesen rendkívül kicsi annak esélye, hogy ez valaha is megtörténjen. Ennek ellenére statisztikai valószínűséggel létezik, de elméletileg ez megtörténhet.
Ennek oka a kvantum világ valószínűségében rejlik. Amint azt Werner Heisenberg bizonytalansági elve igazolja, a részecske pozíciója és lendülete nem lehet egyszerre ismert. Például, ha ismeri az elektron helyzetét, akkor nem ismeri annak sebességét, és ha ismeri a sebességet, akkor nem tudja megtudni annak helyét az űrben. Emiatt a valószínűségeket arra használják, hogy "kitalálják", hol lehet egy részecske egy adott pillanatban: az elektronoknak nagy a valószínűsége, hogy egy helyen vannak, a másikban pedig nem. Ezek a valószínűségek hozzák létre az úgynevezett "valószínűségi felhő".
Promóciós videó:
Valószínűség felhő és kvantum alagút
Mint az ábrán látható, az elektron esélye a felhő közepén nagyobb, mint a periférián. Noha az esély hihetetlenül kicsi, statisztikailag esély van arra, hogy egy elektron észlelhető a felhő szélén. Itt kezdődnek a dolgok furcsa dolgai.
Elektron valószínűségű felhő.
A kvantum-alagút egy részecske, például egy elektron azon képessége, hogy azonnal áthaladjon egy akadályon. Ha van egy nagyobb energiagát, mint az elektron, és az elektron megközelíti azt, akkor általában azt feltételezzük, hogy az elektron nem tudja legyőzni azt. Valójában a legtöbb esetben az. Ennek ellenére minden elektron időnként teljesen váratlanul viselkedik. Ritka esetekben egy elektron egyszerűen megjelenik a gát másik oldalán.
Hogyan lehetséges ez?
Az elektronok valószínűségének jellege miatt, amikor egy elektron megközelíti az akadályt, a valószínűségi felhőben még mindig kicsi az esély arra, hogy az elektron megtalálható legyen a gát másik oldalán.
Valószínűségi felhő és akadály.
Amikor ez a kis esély megvalósul, és az elektron a másik oldalon van, ez azt jelenti, hogy kvantum-alagút megtörtént. Technikai szempontból az elektron nem halad át az akadályon, mivel furcsa módon a kvantum-alagút pillanatában az elektron számára nincs idő, azonnal megtörténik. Ilyen módon az elektronok azonnal képes leküzdeni a magasabb energia akadályokat.
Csillagok és kvantum-alagút
Noha ez egy nagyon furcsa és akár lehetetlen eseménynek is hangzik, valójában fontos a Földön élő életben, ahogy mi ismerjük. A nap és az összes ismert csillag képes ragyogni a kvantumos alagútban.
A magfúzió eredményeként fény és hő szabadul fel a napon. Két atommag, mindkettő pozitív töltésű, összeütközik, hogy új elemet képezzen, és ebben a folyamatban a fotonok felszabadulnak. A probléma azonban az, hogy mivel mindkét mag pozitív töltésű, megismétlik egymást, ugyanúgy, mint a mágnesek ugyanazok a pólusai. Ez azt jelenti, hogy van egy energiagát, amelyet a magoknak meg kell küzdeniük, hogy megolvadjanak. Amint a matematika azt mutatja, a Napon lévő atommagoknak nincs elegendő energiája ennek az akadálynak a leküzdéséhez. Az egyetlen módja annak, hogy ezt a kvantum-alagút nagyon ritka esetein keresztül lehessen megvalósítani.
Ironikus módon a kvantum-alagút káros következményekkel is járhat. A kvantumbiológia szerint, amely az élő rendszereket a kvantumelmélet szempontjából szemlélteti, a DNS mutációk proton-alagútnak nevezett folyamatban fordulhatnak elő.
Ha a DNS replikálódik ezen kvantum-alagút során, akkor mutáció fordulhat elő. Vannak olyan esetek is, amelyekben a kvantumcsatornás mutációk bizonyos tudósok szerint rákot okoznak. Azt is feltételezték, hogy emiatt az élő dolgok öregednek.
Furcsa az a vélemény, hogy ami lehetővé teszi a Nap ragyogását és életvitelét a Földön, annak is oka lehet, hogy a természetben minden öregszik, lebomlik és meghal. Kvantum-alagút nélkül azonban az élet, amint tudjuk, lehetetlen.