مفهوم «تونل‌زنی کوانتومی» به فضای می‌رود

حتی پیش از این کاربرد نیز پژوهش حاضر نشان می دهد که تحقیقات کوتومی از آغاز تا چه اندازه انجام شده و چگونه به کشف شگفتی ها ادامه می دهند.

شوارتزر ادامه داد: ما در پژوهش‌های خود به طور شگفت‌انگیز، نمونه‌هایی را پیدا کردند که در آنها، میزان افزایش جرم به جای جایگزینی ایزوتوپی افزایش می‌یابد. این مشاهدات، روشنی از رزوانس تونل‌زنی است که آن را به صورت نامنظم به جرم می‌بیند.

شوارتزر توضیح داد: این امر به ویژه به واکنش‌های شیمیایی مرتبط است که در ابرهای بین‌ستاره‌ای سرد رخ می‌دهند. در آنجا و انرژی آن قدر پایین است که فرآیندهای «عبور از مانع» است.

توصیف یک ذره به عنوان احتمال به این معناست که همیشه احتمال وجود دارد که ذره نتیجه در جهت دیگری مانع از عبور غیرقابل عبور شود. زمانی که این کار را می‌دهد، از جهش جلوگیری می‌کند، بلکه تونل‌زنی کوانتومی را از میان آن انجام می‌دهد که بر خلاف تونل‌زنی سنتی، تأثیری بر خود مانعی ندارد.

این مفهوم ممکن است مبهم به نظر برسد اما تونل‌زنی کوانتومی برای وجود خود حیات ضروری است. اگر هسته‌های هیدروژن نمی‌توانند از آن برای غلبه بر دافعه الکترومغناطیسی استفاده کنند، فرآیندهای همجوشی گرمایشی که انرژی خورشید و هر ستاره دیگری را در کیهان تامین می‌کنند، می‌توانند نخواهند داشت. بدون تونل‌زنی کوانتومی، نور ستاره وجود نخواهد داشت و جهان مکانی سرد، تاریک و خالی خواهد بود. این جنبه غیر شهودی طبیعت در موارد کوچک، مانند نیمه‌رساناها و محاسبات کوانتومی، کاربردهای فراوانی را در فیزیک، شیمی و فناوری دارد.

انتهای پیام

بخوان  «استقامت» در مریخ ۲ ساله شد



منبع

به گزارش ایسنا و به نقل از ادونسد سایت نیوز، «تونل‌زنی کوانتومی» (Quantum tunneling)، ابزار یک ذره را برای غلبه بر مانع نشان می‌دهد که در فیزیک از کار آن برنمی‌آید زیرا انرژی لازم را ندارد. این پدیده به دلیل «اصل عدم قطعیت» (اصل عدم قطعیت) مطرح‌شده توسط «ورنر هایزنبرگ» (Werner Heisenberg) به وجود می‌آید که به زبان ساده می‌گوید سرعت و عملکرد یک سیستم کوانتومی را نمی‌توان به طور دقیق تشخیص داد.

جای تعجب نیست که پژوهشگران برای درک بهتر تونل‌زنی کوانتومی، تلاش بسیار می‌کنند. پژوهش‌گران بخش دینامیک در «موسسه علوم چندرشته‌ای ماکس پلانک» (MPI for multidisciplinary Sciences) انجام شده است، شکلی از این پدیده کوانتومی را می‌کند که «تونل‌زنی فاز متراکم تقویت‌شده با رزوانس» نام دارد.

وی افزود: سرعت واکنش اندازه‌گیری‌شده توسط گروه ما، یک وابستگی غیرمنتظره قوی را نشان می‌دهد که تنها با فرض تونل‌زنی رزونانس قابل توضیح است.

تونل‌زنی کوانتومی، با احتمال یافتن یک ذره در مقابل یک مانع مانع می‌شود. پژوهشگران با آزمایش‌های خود، به طور کاملاً تصادفی هستند که این احتمال در سیستم‌های رزوانس در مقایسه با سیستم‌هایی که در رزوانس افزایش می‌یابد، دریافت می‌کنند. آنها یک شگفت‌آور دیگر را نیز به دست آوردند.

یک بار دیگر، توپی را تصور کنید که کودکی بدون انرژی لازم برای برداشتن دیوار، آن را پرتاب می کند. نمی‌توان تونل کوانتومی را به سمت دیگر بکشد زیرا جرم آن، احتمال بسیار کوچکی را ایجاد می‌کند که نمی‌تواند به سمت دیگری مانع برود شود. تئوری‌های کوانتومی رایج پیش‌بینی می‌شوند که هر چه جرم یک ذره کمتر باشد، موج دوبروی آن بزرگ‌تر است و احتمال تونل‌زنی کوانتومی ذره از میان یک مانع بیشتر می‌شود.

بخوان  اپلیکیشن وب در ویندوز چگونه عمل می‌کنند؟

شوارتزر گفت: در پایدارترین پیکربندی، مولکول کربنید با مونو کربن خود به یون سدیم روی سطح متصل می‌شود. ما متوجه شدیم که یک پیکربندی وارونه ناپایدار با اتصال به یون سدیم نیز وجود دارد. ما یاد گرفتیم که حالت وارونه را آماده کنیم. سپس، سرعت عکس العمل را در مقابل دماهای اندازه گیری می کنیم و از همه مهمتر که واکنش ها را با تبادل ایزوتوپی تغییر دادیم.

پژوهشگران در این پروژه، «همپاری» یا «ایزومریزاسیون» (Isomerization) یک مولکول مونوکسید کربن متصل به یک سطح کریستالی کلرید سدیم را بررسی کردند.

امواج مرتبط با ذرات که «امواج مادی» یا «امواج دوبروی»(de Broglie waves) نامیده می‌شوند، قدرتی هستند که با افزایش ذرات، اندازه آنها می‌یابد. به همین دلیل است که اشیای معمولی، رفتارهای کوانتومی و موجی را از خود نشان نمی دهند. جرم آنها خیلی زیاد است و دوبروی آنها خیلی کوچک هستند.

آزمایش تونل‌زنی کوانتومی

«دیرک شوارتزر» (Dirk Schwarzer) از پژوهشگران این پروژه گفت: در فاز متراکم، مولکول‌های واکنش‌های خود را در «چاههای پتانسیل» (چاه‌های پتانسیل) می‌گیرند که توسط مخفیانه‌ای جدا شده‌اند. برای سیستم‌های کوانتومی ذرات محدود، تنها حالت‌های انرژی گسته دارای خاصیت هستند. اگر دو حالت در چاه‌های پتانسیل همسایه انرژی یکسان داشته باشند، به آن رزوانس می‌گویند. وقوع پدیده تونل‌زنی رزونانس برای انتقال الکترون از ساختارهای چاه-انتوم به خوبی شناخته شده اما پیشتر هرگز در مورد ذرات سنگین حاضر در یک واکنش شیمیایی فازاکم مشاهده نشده است.

این پژوهش، در مجله «علوم طبیعی» به چاپ رسید.

این پژوهشی که اکنون قصد دارد آموخته‌های ویژه‌ای را در گروه‌های ابر تونل‌زنی در فضای سرمایی، به‌دست‌آورد در گازهای و غباری که بین ستاره‌ها وجود دارد، می‌سازد و پتانسیل آنها را برای ایجاد مولکول‌های پیچیده از طریق تونل‌زنی کوانتومی بررسی می‌کنند.

بخوان  سگ رباتیک با عملکردی بهتر از دروازبانان لیگ برتر!

علاوه بر این، تونل‌زنی می‌تواند به توسعه مواد و فناوری‌های جدید کوانتومی اصول مکانیک کوانتومی کمک کند. حtی memی‌tuntvant آ آ آ آ آ ح پزشکی پزشکی barahah dharahn ssrطnahna shrahdh ک و ی ی ی یdیdhdhdhdhdhdhdhdhdhdhdhdhdhdhahahahahah ی س س س س aldhnahah رطی

یکی از شگفت‌انگیزترین پدیده‌هایی که از زمان ظهور مکانیک کوانتومی کشف شده، «تونل‌زنی کوانتومی» است. پژوهشگران قصد دارند از جدیدترین یافته‌های خود پیرامون این پدیده، برای کشف چگونگی تونل‌زنی کوانتومی در فضای استفاده کنند.

این معناست که وقتی تعداد زیادی ذرات سبک‌تر و ذرات سنگین‌تر و سد کوانتومی دارند، هر دو ذره تونل‌زنی می‌کنند اما ذرات سبک‌تر، تونل‌زنی کوانتومی را سریع‌تر از ذرات سنگین می‌کنند. آنچه شوارتزر و همکارانش دریافتند، این بود که رابطه بین تونل‌زنی کوانتومی، در واقع بیش از آنچه پیشتر تصور می‌شد آشفته است.

فرار از چاه کوانتومی

به عنوان قیاس، کودکی را در حال پرتاب کردن توپ به سوی یک دیوار بلند تصور کنید. کودک انرژی لازم را برای برداشتن دیوار اما توپ به سمت دیوار دیگر راه می‌یابد ندارد. باد قدرت را بیشتر به توپ نمی دهد و هیچ سوراخی در دیوار وجود ندارد که توپ از آن عبور کرده باشد اما با وجود این، توپ در طرف دیگر دیوار ظاهر شده است.