Электроны туннелируют сквозь барьер мгновенно

31.03.2019

Международная группа ученых выяснила, что туннелирование частиц через потенциальный барьер происходит мгновенно, а не через конечное время, как показывали недавние исследования.

В ходе эксперимента физики использовали атомы водорода. Время, затрачиваемое электронами на туннелирование, измеряли с помощью атточасов - устройства, которое генерирует лазерные пучки длительностью несколько аттосекунд (10 в минус 18-ой степени секунды) и способно рассчитать, когда электроны высвобождаются из атома. С водородом взаимодействовала тысяча ультракоротких световых импульсов с суммарной мощностью 30 гигаватт.

Хотя изначально считалось, что туннелирование протекает мгновенно, недавние исследования, в которых применялись многоэлектронные атомы, продемонстрировали, что электроны проходят сквозь потенциальный барьер за конечное ненулевое время. Однако атомы водорода, которые имеют один электрон, позволили провести более точные измерения и расчеты, чтобы разрешить эту загадку. Результаты эксперимента показали, что наблюдаемая картина соответствует данным, полученным при теоретическом моделировании мгновенного туннелирования.

Туннельный эффект, который можно представить, как прохождение объекта сквозь стену, наблюдается в квантовых системах и невозможен в классической механике. Он заключается в том, что частица может преодолеть потенциальный барьер, не имея для этого достаточно энергии, из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга. Потенциальным барьером называют область пространства, разделяющую две другие области с различными или одинаковыми потенциальными энергиями.

Туннелирование электронов сквозь сверхтонкий барьер является базовым принципом работы многих современных электронных приборов, используемых в самых разнообразных электронных устройствах (например, гаджетах). Новое открытие позволит более точно моделировать происходящие в них процессы.

<< Назад: MAX14851 - универсальный 6-канальный 600V цифровой изолятор 01.04.2019

>> Вперед: Летние фрукты круглый год 31.03.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Астронавтов отправят на пойманные астероиды 11.04.2013 Астероиды - одни из самых миниатюрных космических объектов, но к ним уже давно приковано внимание научного сообщества. Их пытаются отыскать астрономы-любители; профессионалы изучают состав, рассчитывают траекторию, пытаются понять их "родословную". Миллиардеры-энтузиасты даже планируют попытки получения сверхприбылей за счет добычи полезных ископаемых с астероидов. Но в первую очередь всех интересует угроза столкновения астероидов с Землей и методы предотвращения глобальных и локальных катастроф. Гипотез, каким именно способом лучше изменить траекторию небесного тела или даже разрушить его, выдвинуто множество. Но все они имеют недостатки и требуют тщательной проверки. Как это ни удивительно, тем не менее, рассматривается возможность поимки астероидов, транспортировка их к Земле. Здесь уже к ним будут направлены астронавты для полномасштабного изучения этих небесных тел. Звучит фантастически, но именно такую стратегию рассматривают в Национальном аэрокосмическом агентстве NASA. Надо отметить, что такие планы отлично согласуются с долгосрочными планами развития космической отрасли, принятые администрацией президента Обамы. Согласно им, к 2025 году должны состояться первые полеты астронавтов к астероидам, находящимся на относительно небольшом расстоянии от Земли. Затем уже настанет время и пилотируемого полета к Марсу. Изучение астероидов в ходе пилотируемых миссий не ограничивается только изучением возможности отведения космических угроз от Земли. Как уже сказано, эти космические объекты богаты полезными ископаемыми, и их добыча и транспортировка на Землю - еще одна задача, которую предстоит решить. Итак, агентство NASA в данный момент работает над планированием миссии по захвату астероидов при помощи робота, доставке его к Земле, и последующего изучения астронавтами. Для осуществления этой грандиозной задачи, без сомнения, потребуется кооперация целого ряда крупный компаний, совместной работы исследовательских и инженерных команд из различных стран, разработки новых технологий и уникальных аппаратов. Возможно, что колоссальные усилия в конечном итоге все-таки оправдаются.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026