Das Erstaunliche an der Quantenphysik: der Quantentunneleffekt

Eines der erstaunlichsten Dinge in der Quantenphysik ist der Quantentunneleffekt.

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Tennisball und vor sich befindet sich eine hohe, dicke Wand.

Was passiert, wenn der Tennisball gegen die Wand geworfen wird?

Sicher abprallen.

Solange der Ball mit einer kinetischen Energie geworfen wird, die geringer ist als die potentielle Energie (Stärke) der Wand, kann der Ball die Wand nicht passieren.

Es ist eine häufige Sache in unserer Welt.

Aber die Geschichte, dass der Tennisball gegen diese Wand geworfen wird, wäre um 180 Grad anders, wenn wir in einer Quantenwelt leben würden.

Dort kann der Tennisball die Wand durchdringen.

Ja, es dringt buchstäblich ein, selbst wenn die Energie des Tennisballs viel geringer ist als die Stärke der Wand.

Ist das nicht seltsam?

Es ist keine Quantenphysik, wenn es nicht komisch ist.

Quantendurchbruchseffekt über dem Hügel

Einer der wirklichen Beweise für dieses Quantendurchbruchereignis ist der Zerfall von Alpha-Partikeln aus radioaktiven Kernen.

Vor der Freisetzung waren die Alpha-Partikel in einem Kernpotential von 25 MeV eingeschlossen. Während es nur eine kinetische Energie von etwa 4 bis 9 MeV hat.

Wie wäre es, es zu versuchen?

Die Energie ist geringer als das Hemmpotential.

In unserer Welt werden diese Alpha-Partikel natürlich nichts können.

Aber zum Glück lebt es im Quantenbereich, so dass es die Möglichkeit hat, die hohen, dicken Wände zu durchbrechen, und wir können das Vorhandensein dieser Alpha-Teilchen erkennen und nutzen.

bahnbrechende Effekte der Quantenphysik auf Alpha-Teilchen

Ist das nicht toll?

Aber es gibt noch eine interessante Sache.

Okay, Alpha-Teilchen dürfen die potentielle Wand des Atomkerns durchdringen. Aber wie viele Alpha-Partikel können diese Wand durchdringen? Wie hoch sind die Chancen, dass ein Alpha-Partikel entweicht?

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Sehr wenig Wert.

Wenn wir es mit einer menschlichen Skala vergleichen, versuchen die Alpha-Partikel, die entkommen sind, 10 Jahre lang 10211021 Mal pro Sekunde, die potenzielle Wand zu durchbrechen!

In diesem Fall lehrt die Quantenphysik, dass die Gelegenheit immer da ist, solange wir es versuchen.

Diesen Artikel habe ich zuvor auf Quora World veröffentlicht.