سامانه شِبهذرهای در حالتی به دام افتاده میباشد که در آن جریانی سوای هیچ ولتاژی جریان دارد – حالتی که انرژی کافی برای فرار و گریز از آن را ندارد. دراین تست، سامانه با به کار گیری از تونلزنی از شرایطِ فارغ از ولتاژ فراروگریز مینماید و ولتاژ الکتریکی ایجاد مینماید؛ به این ترتیب، ماهیت کوانتومی خویش را نشان معلم خصوصی فیزیک در اصفهان میدهد.
همینطور، برندگان علامت دادند کهاین سامانه کوانتیزه میباشد، به این معنی که صرفا میتواند انرژی را در مقادیر معین (گسسته) جذب یا این که گسیل نماید.
تونلها و گذرگاهها
برای کسب به این دستاوردها، برندگان از مفاهیم و ابزارهای تجربیای منفعت بردند که طی یکسری دهه پیشرفته بودند.
همراه با عقیدهٔ نسبیت، فیزیک کوانتومی نهاد چیزی است که امروزه فیزیک نوین نامیده میشود، و محققان یک قرن قبل را صرف تفحص پیامدهای آن کردهاند.
اقتدار تونلزنی ذرات منفرد بهخیر و خوبی شناخته شده است.
در سال ۱۹۲۸، فیزیکدان جورج گاموف اخذ که تونلزنی استدلال آن هست که چرا بعضی از هستههای اتمی هنگفت گرایش دارا هستند به طریقای خاص واپاشی نمایند.
برهمکنش نیروهای داخل هسته، سدی پیرامون آن تشکیل داد مینماید که ذرات درون هسته را نگه میدارد.
با این در حال حاضر، با وجود این حایل، گاهی تکهٔ کوچکی از هستهٔ اتم قادر است جدا خواهد شد، به فارغ حایل تکان نماید و فرار و گریز کند — و در سود، هستهای باقی میماند که به عنصر دیگری تبدیل گردیدهاست.
فارغ از تونلزنی، این نوع واپاشی هستهای نمیتوانست شکل دهد.
خصوصیتهای کوانتومی در مقیاس انسانی
تونلزنی یک فرایند مکانیک کوانتومی میباشد و این به آن معناست که شانس (احتمال) در آن نقش داراست.
برخی اشکال هستههای اتمی دارنده سدی بلند و پهن میباشند، براین اساس ممکن میباشد دوران متعددی ارتفاع بکشد تا تکهای از هسته در خارج آن ظواهر خواهد شد، در حالی که برخی گونه های دیگر سادهخیس واپاشی مینمایند.
در حالتیکه صرفا به یک اتم منفرد نگاه کنیم، نمیتوانیم پیشبینی کنیم این حادثه چه هنگامی رخداد خواهد بهزمینخورد،
البته با مشاهدهٔ واپاشی تعداد متعددی از هستههای همنوع، میتوانیم زمان موردانتظار قبل از وقوع تونلزنی را اندازهگیری کنیم.
رایجترین طرز تمجید این زمینه به کار گیری از مضمون نصفهقدمت میباشد؛ یعنی مدتی که ارتفاع میکشد تا نیمی از هستههای مو جود در یک مثال واپاشی نمایند.
فیزیکدانان خیلی زود این سوال را مطرح کردند که آیا میشود نوعی از تونلزنی را استیناف کرد که بیشتراز یک ذره را بهطور همزمان درگیر نماید؟
یک کدام از رویکردها برای ایفا تستهای تازه از پدیدهای سرچشمه گرفت که هنگامی شکل می دهد که برخی مواد بسیار سرد شوند.
در یک مادهٔ رسانای ساده، جریان الکتریکی بهاین ادله روان می شود که الکترونهایی وجود داراهستند که آزادانه می توانند در سراسر ماده حرکت نمایند.
البته در برخی مواد، الکترونهای منفردی که داخل رسانا تکان مینمایند ممکن است سازماندهی شوند و یک «رقص هماهنگ» را صورت دهند که سوای هیچ مقاومتی جریان می یابد.
در اینشرایط، ماده ابررسانا گردیدهاست و الکترونها به طور جفت به هم میپیوندند.
این جفتها «جفتهای کوپر» نامیده میشوند، به افتخار لئون کوپر که همراه با جان باردین و رابرت شریفر توضیح دقیقی از مکانیسم ابررساناها ارائه داد (برندگان محرک نوبل فیزیک ۱۹۷۲).
جفتهای کوپر رفتاری کاملاً گوناگون از الکترونهای ساده دارا هستند.
الکترونها دارنده «اصالت شخصی» بالایی میباشند و دوست دارند از یکدیگر مسافت بگیرند — دو الکترون با خصوصیتهای یکسان نمیتوانند در یک جای باشند.
برای مثال، در یک اتم میبینیم که الکترونها خویش را در ترازهای انرژی گوناگون (قالبها) تقسیم مینمایند.
ولی زمانی الکترونها در یک ابررسانا به طور جفت در میآیند، بخشی از فردیت خویش را از دست میدهند؛
در حالی که دو الکترون جداازهم مدام متمایز هستند، دو جفت کوپر میتوانند به طور کاملً یکسان باشند.
این بدان معناست که جفتهای کوپر در یک ابررسانا را میقدرت بهتیتر یک واحد واحد، یعنی یک سامانهٔ مکانیک کوانتومی یگانه تمجید کرد.
در گویش مکانیک کوانتومی، آنان با یک تابع موج واحد تمجید می شوند.
این تابع موج احتمال مشاهدهٔ سامانه را در یک وضعیت مشخص و با خصوصیتهای معین ذکر مینماید.
اگر دو ابررسانا با یک لایهٔ نازکِ عایق در میانشان به هم متصل شوند، یک لینک و پیوند جوزفسون (Josephson junction) تشکیل داد میشود.
این مؤلفه به اسم برایان جوزفسون اسمگذاری شده است، هر کس محاسبات مکانیک کوانتومی مرتبط با این پیوند را اعمال اعطا کرد.
وی کشف کرد که پدیدههای جالبی زمانی پدید میایند که تابعهای موج در دو سوی لینک در لحاظ گرفته شوند
(برندهٔ جایزه نوبل فیزیک ۱۹۷۳).
لینک جوزفسون به سرعت در ناحیههای کاربردی زیادی مکان خویش را یافت، از جمله در اندازهگیری ظریف اثباتهای بنیادی فیزیکی و میدانهای مغناطیسی.
این ساختار همینطور ابزارهایی برای جستجو در بنیادهای فیزیک کوانتومی به طرزای نوین فراهم کرد.
یکیاز کسانی که اینگونه کاری جاری ساختن اعطا کرد، آنتونی لِجِت بود (موفقٔ مشوق نوبل فیزیک ۲۰۰۳)،
که شغل نظری وی دربارهٔ تونلزنی کوانتومی ماکروسکوپی در پیوند جوزفسون الهامقسمتِ گونه های نوای از تستها شد.
سامانه شِبهذرهای در حالتی به دام افتاده میباشد که در آن جریانی سوای هیچ ولتاژی جریان دارد – حالتی که انرژی کافی برای فرار و گریز از آن را ندارد. دراین تست، سامانه با به کار گیری از تونلزنی از شرایطِ فارغ از ولتاژ فراروگریز مینماید و ولتاژ الکتریکی ایجاد مینماید؛ به این ترتیب، ماهیت کوانتومی خویش را نشان معلم خصوصی فیزیک در اصفهان میدهد.
همینطور، برندگان علامت دادند کهاین سامانه کوانتیزه میباشد، به این معنی که صرفا میتواند انرژی را در مقادیر معین (گسسته) جذب یا این که گسیل نماید.
تونلها و گذرگاهها
برای کسب به این دستاوردها، برندگان از مفاهیم و ابزارهای تجربیای منفعت بردند که طی یکسری دهه پیشرفته بودند.
همراه با عقیدهٔ نسبیت، فیزیک کوانتومی نهاد چیزی است که امروزه فیزیک نوین نامیده میشود، و محققان یک قرن قبل را صرف تفحص پیامدهای آن کردهاند.
اقتدار تونلزنی ذرات منفرد بهخیر و خوبی شناخته شده است.
در سال ۱۹۲۸، فیزیکدان جورج گاموف اخذ که تونلزنی استدلال آن هست که چرا بعضی از هستههای اتمی هنگفت گرایش دارا هستند به طریقای خاص واپاشی نمایند.
برهمکنش نیروهای داخل هسته، سدی پیرامون آن تشکیل داد مینماید که ذرات درون هسته را نگه میدارد.
با این در حال حاضر، با وجود این حایل، گاهی تکهٔ کوچکی از هستهٔ اتم قادر است جدا خواهد شد، به فارغ حایل تکان نماید و فرار و گریز کند — و در سود، هستهای باقی میماند که به عنصر دیگری تبدیل گردیدهاست.
فارغ از تونلزنی، این نوع واپاشی هستهای نمیتوانست شکل دهد.
خصوصیتهای کوانتومی در مقیاس انسانی
تونلزنی یک فرایند مکانیک کوانتومی میباشد و این به آن معناست که شانس (احتمال) در آن نقش داراست.
برخی اشکال هستههای اتمی دارنده سدی بلند و پهن میباشند، براین اساس ممکن میباشد دوران متعددی ارتفاع بکشد تا تکهای از هسته در خارج آن ظواهر خواهد شد، در حالی که برخی گونه های دیگر سادهخیس واپاشی مینمایند.
در حالتیکه صرفا به یک اتم منفرد نگاه کنیم، نمیتوانیم پیشبینی کنیم این حادثه چه هنگامی رخداد خواهد بهزمینخورد،
البته با مشاهدهٔ واپاشی تعداد متعددی از هستههای همنوع، میتوانیم زمان موردانتظار قبل از وقوع تونلزنی را اندازهگیری کنیم.
رایجترین طرز تمجید این زمینه به کار گیری از مضمون نصفهقدمت میباشد؛ یعنی مدتی که ارتفاع میکشد تا نیمی از هستههای مو جود در یک مثال واپاشی نمایند.
فیزیکدانان خیلی زود این سوال را مطرح کردند که آیا میشود نوعی از تونلزنی را استیناف کرد که بیشتراز یک ذره را بهطور همزمان درگیر نماید؟
یک کدام از رویکردها برای ایفا تستهای تازه از پدیدهای سرچشمه گرفت که هنگامی شکل می دهد که برخی مواد بسیار سرد شوند.
در یک مادهٔ رسانای ساده، جریان الکتریکی بهاین ادله روان می شود که الکترونهایی وجود داراهستند که آزادانه می توانند در سراسر ماده حرکت نمایند.
البته در برخی مواد، الکترونهای منفردی که داخل رسانا تکان مینمایند ممکن است سازماندهی شوند و یک «رقص هماهنگ» را صورت دهند که سوای هیچ مقاومتی جریان می یابد.
در اینشرایط، ماده ابررسانا گردیدهاست و الکترونها به طور جفت به هم میپیوندند.
این جفتها «جفتهای کوپر» نامیده میشوند، به افتخار لئون کوپر که همراه با جان باردین و رابرت شریفر توضیح دقیقی از مکانیسم ابررساناها ارائه داد (برندگان محرک نوبل فیزیک ۱۹۷۲).
جفتهای کوپر رفتاری کاملاً گوناگون از الکترونهای ساده دارا هستند.
الکترونها دارنده «اصالت شخصی» بالایی میباشند و دوست دارند از یکدیگر مسافت بگیرند — دو الکترون با خصوصیتهای یکسان نمیتوانند در یک جای باشند.
برای مثال، در یک اتم میبینیم که الکترونها خویش را در ترازهای انرژی گوناگون (قالبها) تقسیم مینمایند.
ولی زمانی الکترونها در یک ابررسانا به طور جفت در میآیند، بخشی از فردیت خویش را از دست میدهند؛
در حالی که دو الکترون جداازهم مدام متمایز هستند، دو جفت کوپر میتوانند به طور کاملً یکسان باشند.
این بدان معناست که جفتهای کوپر در یک ابررسانا را میقدرت بهتیتر یک واحد واحد، یعنی یک سامانهٔ مکانیک کوانتومی یگانه تمجید کرد.
در گویش مکانیک کوانتومی، آنان با یک تابع موج واحد تمجید می شوند.
این تابع موج احتمال مشاهدهٔ سامانه را در یک وضعیت مشخص و با خصوصیتهای معین ذکر مینماید.
اگر دو ابررسانا با یک لایهٔ نازکِ عایق در میانشان به هم متصل شوند، یک لینک و پیوند جوزفسون (Josephson junction) تشکیل داد میشود.
این مؤلفه به اسم برایان جوزفسون اسمگذاری شده است، هر کس محاسبات مکانیک کوانتومی مرتبط با این پیوند را اعمال اعطا کرد.
وی کشف کرد که پدیدههای جالبی زمانی پدید میایند که تابعهای موج در دو سوی لینک در لحاظ گرفته شوند
(برندهٔ جایزه نوبل فیزیک ۱۹۷۳).
لینک جوزفسون به سرعت در ناحیههای کاربردی زیادی مکان خویش را یافت، از جمله در اندازهگیری ظریف اثباتهای بنیادی فیزیکی و میدانهای مغناطیسی.
این ساختار همینطور ابزارهایی برای جستجو در بنیادهای فیزیک کوانتومی به طرزای نوین فراهم کرد.
یکیاز کسانی که اینگونه کاری جاری ساختن اعطا کرد، آنتونی لِجِت بود (موفقٔ مشوق نوبل فیزیک ۲۰۰۳)،
که شغل نظری وی دربارهٔ تونلزنی کوانتومی ماکروسکوپی در پیوند جوزفسون الهامقسمتِ گونه های نوای از تستها شد.
نیرو فارغ از انرژی به فایدهای پایدار سبب نمی شود