¿Qué es el Efecto Túnel? Descubre todo lo que quieres saber aquí

Hoy hablaremos sobre la maravilla cuántica que es denominada como el famoso efecto túnel, el cual se crea a partir de un trabajo de investigación sobre la radioactividad, y te explicaremos todo lo que necesitas saber para entender este increíble y maravilloso fenómeno científico.

Definición

En la mecánica cuántica, el efecto túnel es una maravilla cuántica en la que una molécula hace caso omiso de las normas de la mecánica tradicional al infiltrarse en una obstrucción de potencial o impedancia más prominente que la vitalidad motora de la propia molécula. Una obstrucción, en términos cuánticos relacionados con el efecto túnel, es una naturaleza de la condición vigorosa de emisión prácticamente equivalente a una “pendiente” o inclinación tradicional, hecha de bordes y flancos de intercambio, que recomienda que la forma más breve de un portátil entre al menos dos flancos debe pasar por su pico de comparación a mitad de camino.

En el caso de que la protesta no tenga la suficiente vitalidad mecánica para cruzar el límite, la mecánica tradicional expresa que nunca puede aparecer en un estado que tenga un lugar con el lado opuesto de la obstrucción. A escala cuántica, los objetos muestran una conducta ondulante; en la hipótesis cuántica, un movimiento cuántico hacia una “pendiente” posiblemente viva puede ser retratado por su trabajo ondulatorio, que habla de la adecuación plausible que la molécula tiene siempre que se encuentra en la situación más allá de la estructura de la curva.

En el caso de que esta capacidad represente la situación de la molécula que tiene un lugar con el flanco contiguo a su etapa inicial, hay una probabilidad segura de que se haya movido “a través” de la estructura, en lugar de superarla por el curso habitual que cruza la cresta de la vitalidad relativa. Esto se conoce como el efecto túnel.

El efecto túnel asume un trabajo básico en numerosas maravillas físicas como, por ejemplo, en la combinación atómica que ocurre en el principio de agrupación de estrellas, por ejemplo, el Sol. La vitalidad que los hidrones (catión de hidrógeno) tienen en el núcleo del Sol no es suficiente para superar el límite potencial que ofrece la aversión electromagnética entre ellos.

Debido al efecto túnel, es poco probable que algunos hidrones lo superen, entregando su combinación y descargando vitalidad como radiación electromagnética. A pesar de que la probabilidad de crear este efecto túnel es pequeña, la medida masiva de las partículas que componen el Sol influye en que este impacto ocurra siempre. Esto aclara por qué cuanto más grande es una estrella (como un supergigante azul), más corta es su agrupación principal, ya que la vitalidad motora de los hidrones es más notable y, por lo tanto, también la probabilidad de efecto túnel.

Historia

El efecto túnel fue creado a partir de la investigación de la radioactividad, que fue encontrada en 1896 por Henri Becquerel. La radiactividad fue inspeccionada alentada por Marie Curie y Pierre Curie, por lo que obtuvieron el Premio Nobel de Física en 1903. Ernest Rutherford y Egon Schweidler consideraron su tendencia, que más tarde fue confirmada exactamente por Friedrich Kohlrausch. La posibilidad de la vida media y la probabilidad de anticiparse a la putrefacción se hizo a partir de su trabajo.

En 1901, Robert Francis Earhart, mientras investigaba la conducción de gases entre ánodos firmemente dispersos utilizando el interferómetro Michelson para cuantificar la división, encontró una sorprendente administración de conducción. J.J. Thomson señaló que la conclusión justificaba un examen más detenido.

En 1911 y después de ese año, en ese momento se graduó como suplente Franz Rother, utilizando la técnica de Earhart para controlar y estimar el desprendimiento de ánodos, sin embargo, con un galvanómetro de escenario sensible, específicamente estimó flujos de salida de campo duraderos. En 1926, Rother, utilizando un galvanómetro de etapa aún más actualizado de afectabilidad 26 pA, estimó los flujos de descarga de campo en un vacío “duro” entre terminales firmemente divididos.

El excavado cuántico fue visto por primera vez en 1927 por Friedrich Hund cuando calculaba el estado del suelo del doble potencial del pozo y autónomamente alrededor del mismo tiempo por Leonid Mandelstam y Mikhail Leontovich en su examen de las ramificaciones de la entonces nueva condición de onda de Schrödinger para el movimiento de una molécula en una capacidad de unión de un grado espacial limitado.

Su primera aplicación fue una clarificación científica de la podredumbre alfa, que fue realizada en 1928 por George Gamow (que conocía los descubrimientos de Mandelstam y Leontovich) y libremente por Ronald Gurney y Edward Condon. Al mismo tiempo, los dos analistas abordaron la condición de Schrödinger para un potencial atómico modelo e inferieron una conexión entre la existencia a medias de la molécula y la vitalidad del flujo de salida que dependía específicamente de la probabilidad numérica de que se excavara.

Después de ir a una clase de Gamow, Max Born percibió la afirmación arrolladora de “excavar”. Comprendió que no se limitaba a la ciencia de los materiales atómicos, sino que era una consecuencia general de la mecánica cuántica que se aplica a varios marcos. Actualmente, las dos reuniones consideraron el caso de las partículas que excavan en el núcleo.

La investigación de los semiconductores y el avance de los transistores y los diodos llevaron a que se reconociera la presencia de electrones en los sólidos en 1957. Hechos por Leo Esaki, Ivar Giaever y Brian Josephson anticiparon la excavación de los sets de Cooper superconductores, por los que obtuvieron el Premio Nobel de Física en 1973. En 2016, se encontró la excavación cuántica de agua.

Introducción al concepto

La excavación cuántica entra dentro del área de la mecánica cuántica: la investigación de lo que ocurre a escala cuántica. Este procedimiento no puede ser visto específicamente, sin embargo, gran parte de su comprensión está moldeada por el mundo diminuto, que los mecánicos establecidos no pueden aclarar lo suficiente. Para comprender la maravilla, las partículas que se esfuerzan por atravesar obstrucciones potenciales pueden ser contrastadas con una bola que intenta moverse sobre una pendiente; la mecánica cuántica y la mecánica tradicional varían en su tratamiento de esta situación.

La mecánica establecida predice que las partículas que no tienen suficiente vitalidad para superar una obstrucción tradicionalmente no tendrán la capacidad de lograr el lado opuesto. A lo largo de estas líneas, una pelota sin la suficiente vitalidad para superar la pendiente se movería hacia abajo. O entonces de nuevo, deficiente en cuanto a la vitalidad para infiltrarse en un divisor, rebotaría (reflexión) o en el caso extraordinario, se cubriría dentro del divisor (asimilación).

En la mecánica cuántica, estas partículas pueden, con un poco de probabilidad, pasar al lado opuesto, atravesando así la obstrucción. Aquí, la “bola” podría, podría decirse, obtener vitalidad de su entorno para excavar a través del divisor o “moverse sobre la pendiente”, devolviéndole el protagonismo haciendo que los electrones reflejados sean más vigorosos de lo que generalmente lo habrían sido.

El propósito detrás de esta distinción se origina en el tratamiento de la cuestión en la mecánica cuántica como si tuviera propiedades de ondas y partículas. Una comprensión de esta dualidad incluye la regla de vulnerabilidad de Heisenberg, que caracteriza un punto de confinamiento sobre la precisión con la que la posición y la energía de una molécula puede ser conocida en el ínterin.

Esto sugiere que no existen acuerdos con una probabilidad de exactamente cero (o una), sin embargo, una respuesta puede acercarse a la falta de utilidad si, por ejemplo, el conteo de su posición se tomara como una probabilidad de 1, la otra, es decir, su velocidad, tendría que ser infinita. Posteriormente, la probabilidad de que una determinada molécula esté presente en el lado opuesto de un obstáculo mediador es distinta de cero, y tales partículas aparecerán en el “otro” (una palabra semánticamente problemática en este caso) que coincide con una recurrencia relativa correspondiente a esta probabilidad.

El problema del túnel

La capacidad de onda de una molécula delinea todo lo que se puede pensar sobre un marco físico. En este sentido, los temas de la mecánica cuántica se centran en el examen del trabajo ondulatorio para crear un marco. Utilizando detalles numéricos de la mecánica cuántica, por ejemplo, la condición de Schrödinger, se puede ajustar la capacidad de ola. Esto se identifica específicamente con el grosor de la posición de la molécula, que representa la probabilidad de que la molécula se encuentre en algún lugar al azar. En el punto de ruptura de obstrucciones sustanciales, la probabilidad de excavar disminuye en el caso de límites más altos y extensos.

Para los modelos de límites de madriguera sencillos, por ejemplo, el obstáculo rectangular, existe una disposición sistemática. Las cuestiones, consideradas todas las cosas, a menudo no tienen una, por lo que se han elaborado técnicas “semiclásicas” o “cuasiclásicas” para dar respuestas supuestas a estas cuestiones, similares a las de la estimación de la WKB. Las probabilidades pueden ser inferidas con exactitud discrecional, obligadas por los activos computacionales, por medio de la técnica fundamental de Feynman; tal exactitud sólo se requiere ocasionalmente en la práctica de la construcción.

Fenómenos conexos

Hay algunas maravillas que tienen una conducta indistinguible de la de la madriguera cuántica, y por lo tanto pueden ser representadas con precisión por la madriguera. Los precedentes incluyen la excavación de una afiliación onda-molécula establecida, el acoplamiento de onda fugaz (el uso de la condición de onda de Maxwell a la luz) y la utilización de la condición de onda no dispersiva de la acústica conectada a “ondas en las cuerdas”. El acoplamiento de onda fugaz, hasta este punto, se llamaba simplemente “excavar” en la mecánica cuántica; ahora se utiliza en diferentes entornos.

Estos impactos se manifiestan también en el obstáculo potencial rectangular. En estos casos, hay un medio de transmisión a través del cual prolifera la onda que es el equivalente o casi el equivalente en todo su recorrido, y un segundo medio a través del cual la onda se aventura de una manera inesperada. Esto se puede representar como un delgado lugar del medio B entre dos áreas del medio A. El examen de una obstrucción rectangular por métodos para la condición de Schrödinger se puede ajustar a estos diferentes impactos dado que la condición de onda tiene arreglos de onda viajera en el medio A pero genuinos arreglos exponenciales en el medio B.

En la óptica, el medio A será un vacío mientras que el medio B es vidrio. En acústica, el medio A puede ser un fluido o gas y el medio B un fuerte. Para los dos casos, el medio A será un distrito de habitación donde la vitalidad agregada de la molécula es más prominente que su potencial vitalidad y el medio B es el obstáculo potencial. Estos tienen una ola que se aproxima y ondas resultantes en los dos encabezados. Puede haber más médiums y límites, y las obstrucciones no requieren ser discretas; las aproximaciones son valiosas para esta situación. (Ver: Cómo la luna afecta las Mareas).

Aplicaciones

Los túneles ocurren con obstáculos de espesor alrededor de 1-3 nm y más pequeños, sin embargo es la razón de algunas maravillas físicas imperativas claramente visibles. Por ejemplo, la excavación es una fuente de derrame de corriente en aparatos de incorporación a gran escala (VLSI) y tiene como resultado el agotamiento de la energía y los impactos de calentamiento que atormentan la innovación rápida y portátil; en la medida de lo posible, se considera lo poco que se pueden fabricar los chips de PC.

La excavación es un método crucial utilizado para programar las entradas de la memoria del skimming, que se destaca entre los desarrollos más críticos que han moldeado los gadgets de los clientes en las dos últimas décadas.

Fusión nuclear en estrellas

La excavación cuántica es fundamental para la combinación atómica en las estrellas. La temperatura y el peso en el centro de las estrellas son inadecuados para que los núcleos conquisten el obstáculo de Coulomb con el objetivo final de lograr una combinación atómica. Sea como fuere, es probable que haya alguna posibilidad de entrar en la obstrucción debido a las madrigueras cuánticas. A pesar de que la probabilidad es baja, el extraordinario número de núcleos en una estrella crea una implacable respuesta de combinación de más de millones o incluso miles de millones de años, una condición previa para el desarrollo de la vida en zonas sostenibles de insolación.

Caída radiactiva

La podredumbre radioactiva es el procedimiento de descarga de partículas y vitalidad del frágil núcleo de una iota para dar forma a un objeto estable. Esto se hace a través de la excavación de una molécula fuera del núcleo (un electrón que penetra en el núcleo es la captura de electrones). Esta fue la principal utilización de la excavación cuántica y motivó las aproximaciones primarias.

La podredumbre radiactiva es también un problema importante para la astrobiología, ya que este resultado de la excavación cuántica está haciendo que la vitalidad sea una fuente constante durante un período de tiempo expansivo para situaciones fuera de la zona circumstelar habitable donde la insolación no sería concebible (mares subterráneos) o viable.

Astroquímica en nubes interestelares

Al incluir la excavación cuántica, las uniones astroquímicas de diferentes partículas en las nieblas interestelares pueden ser clarificadas, por ejemplo, la mezcla de hidrógeno subatómico, agua (hielo) y el formaldehído vital prebiótico.

Biología cuántica

La excavación cuántica es uno de los impactos cuánticos focales no insignificantes de la ciencia cuántica. En este caso, es vital, tanto como para excavar los electrones como para excavar los protones. El excavado de electrones es un factor clave en numerosas respuestas redox bioquímicas (fotosíntesis, respiración celular) y, además, la catálisis enzimática, mientras que el excavado de protones es un factor clave en la transformación ilimitada del ADN.

La transformación sin restricciones del ADN ocurre cuando la replicación típica del ADN ocurre después de que un protón especialmente grande ha desafiado las posibilidades de que se produzcan madrigueras cuánticas en lo que se clasifica como “madrigueras de protones” (ciencia cuántica). Un enlace de hidrógeno une conjuntos de bases típicas de ADN. Existe un doble potencial de pozo a lo largo de una seguridad de hidrógeno aislada por una potencial obstrucción de la vitalidad.

Se confía en que el doble potencial del pozo está desequilibrado con un pozo más lejos que el otro, por lo que el protón normalmente descansa en el pozo más profundo. Para que ocurra una transformación, es más probable que el protón excavado en la parte más superficial de los dos pozos potenciales. El desarrollo del protón desde su posición estándar se conoce como un progreso tautomérico.

En el caso de que la replicación del ADN ocurra en este expreso, la regla de mezcla de base para el ADN podría estar en riesgo de causar un cambio. Per-Olov Lowdin fue el primero en construir esta hipótesis de cambio ilimitado dentro de la doble hélice (biografía cuántica). Las diferentes ocurrencias de cambios en la ciencia provocados por las madrigueras cuánticas son aceptadas como una razón para la maduración y el crecimiento maligno.

Emisión en frío

La descarga fría de electrones es pertinente para la ciencia de los semiconductores y de los materiales superconductores. Es como la emanación termoiónica, donde los electrones saltan al azar de la superficie de un metal para perseguir una predisposición de voltaje, ya que de hecho terminan con más vitalidad que la obstrucción, a través de impactos irregulares con diferentes partículas.

En el momento en que el campo eléctrico es extenso, el obstáculo resulta ser lo suficientemente delgado como para que los electrones salgan del estado nuclear, provocando un flujo que fluctúa aproximadamente exponencialmente con el campo eléctrico. Estos materiales son vitales para la memoria de fuego, los tubos de vacío y, además, algunos instrumentos de aumento de electrones.

Unión de túneles

Se puede hacer un límite directo aislando dos conductores con una cubierta delgada. Estas son intersecciones de madrigueras, cuya investigación requiere la comprensión de las madrigueras cuánticas. Las intersecciones de Josephson aprovechan la cavidad cuántica y la superconductividad de algunos semiconductores para lograr el impacto de Josephson. Esto tiene aplicaciones en la estimación de precisión de voltajes y campos atractivos, y adicionalmente en la célula multijuntura basada en la luz solar.

Autómatas celulares de punto cuántico

QCA es una innovación de amalgamación de racionalidad atómica emparejada que funciona por la estructura de madriguera de electrones entre las islas. Se trata de un gadget de bajo consumo y rápido que puede funcionar en una recurrencia más extrema de 15 PHz.

Diodo de túnel

Los diodos son aparatos semiconductores eléctricos que permiten el flujo eléctrico en una dirección más que en la otra. El gadget se basa en una capa de agotamiento entre los semiconductores de tipo N y tipo P para satisfacer sus necesidades; cuando éstos están intensamente dopados, la capa de consumo puede ser lo suficientemente delgada como para excavar.

En ese momento, cuando se conecta una pequeña predisposición hacia adelante, la corriente debido a la excavación es crítica. Esto tiene un punto más extremo en el que la predisposición de voltaje es con el objetivo final de que el nivel de vitalidad de los grupos de conducción p y n sean equivalentes. A medida que se amplía la predisposición de tensión, los dos grupos de conducción nunca más se alinean y las demostraciones de diodos se realizan normalmente.

Dado que la corriente de madriguera disminuye rápidamente, se pueden fabricar diodos de madriguera que tienen un alcance de voltajes para los cuales se expanden las reducciones de corriente a medida que se expande el voltaje. Esta propiedad imposible de pasar desapercibida se utiliza en unas pocas aplicaciones, similares a los aparatos rápidos donde la probabilidad de que la marca registrada madruguete cambia tan rápidamente como el voltaje de inclinación.

El estruendoso diodo excavador hace que la utilización de la excavación cuántica de una manera totalmente diferente para lograr un resultado comparativo. Este diodo tiene un voltaje estruendoso para el cual hay una tonelada de corriente que soporta un voltaje específico, logrado al colocar dos capas delgadas con una banda de conductividad de alta vitalidad excepcionalmente cerca una de la otra.

Esto hace que un potencial cuántico tenga un nivel de vitalidad mínimo y discreto. En el momento en que este nivel de vitalidad es más alto que el de los electrones, no se producirá ninguna excavación, y el diodo tiene una predisposición hacia atrás. Cuando las dos energías de voltaje se ajustan, los electrones fluyen como un cable abierto. A medida que el voltaje se expande, el diodo se vuelve dudoso y se muestra como un diodo típico de nuevo antes de que un segundo nivel de vitalidad termine siendo observable.

Transistores de efecto de campo en túnel

Una empresa de investigación europea ha exhibido transistores de impacto de campo en los que la puerta (canal) se controla por medio de una madriguera cuántica en lugar de una infusión caliente, disminuyendo el voltaje de entrada de ~1 voltio a 0,2 voltios y disminuyendo la utilización de la fuerza hasta en un 100×. En el caso de que estos transistores puedan ser escalados en chips VLSI, mejorarán fundamentalmente la ejecución por intensidad de los circuitos incorporados.

Microscopio de barrido de túneles

La lente de aumento filtrante (STM), diseñada por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, puede permitir la obtención de imágenes de iotas individuales en la superficie de un material. Funciona explotando la conexión entre la madriguera cuántica con la separación. En el momento en que la punta de la aguja del STM es transportada cerca de una superficie de conducción que tiene una inclinación de voltaje, estimando la corriente de electrones que están excavando entre la aguja y la superficie, se puede estimar la separación entre la aguja y la superficie.

Utilizando postes piezoeléctricos que se ajustan en tamaño cuando el voltaje está conectado sobre ellos, la altura de la punta puede ser aclimatada para mantener el flujo constante de la madriguera. Los diferentes voltajes de tiempo que se conectan a estas barras pueden ser registrados y usados para visualizar la superficie del conductor. Los STM tienen una precisión de 0,001 nm, es decir, aproximadamente el 1% de la distancia nuclear.

Conductividad cuántica

Mientras que el modelo Drude de conductividad eléctrica hace pronósticos asombrosos sobre la idea de que los electrones se dirigen a los metales, tiende a ser facilitado por la utilización de madrigueras cuánticas para aclarar la idea de los impactos del electrón. En el momento en que una parcela de onda de electrón libre experimenta un largo racimo de límites consistentemente separados, la pieza reflejada del haz de ondas se entromete consistentemente con la transmitida entre todos los obstáculos, de modo que hay instancias de transmisión del 100%.

La hipótesis predice que si los núcleos decididamente cargados forman un cúmulo consumadamente rectangular, los electrones excavan a través del metal como electrones libres, provocando un alto grado de conductividad, y que las contaminaciones en el metal lo perturbarán por completo.(Ver: Cosmología Griega).

Efecto túnel en la conducción

Durante la conducción, las imágenes de los objetos se anticipan en la retina difusa, ya que se capturan y se producen con rapidez, según el Colegio de Ópticos-Optometristas de Andalucía (Colegio de Ópticos-Optometristas de Andalucía). No obstante, a medida que aumenta la velocidad, las imágenes resultan ser mucho más confusas, a lo largo de estas líneas, para fines prácticos, la perceptibilidad se ve disminuida. Esto es lo que se conoce como “campo de visión activo”. Además, si la velocidad es alta, la visión del conductor soporta algo así como el efecto túnel, es decir, el campo de visión se reduce hasta el punto de que uno tiene la impresión de conducir a través de un paso.

Por ejemplo, a 65 km/h el punto de visión se reduce a 70 grados, mientras que a 100 km/h el borde de la visión periférica se reduce a 42°. Además, a 130 km/h, a sólo 30°, aparece el supuesto efecto túnel. Por lo tanto, el campo de visión depende específicamente de la velocidad a la que conduzcamos.