پدیده‌ی عجیب عبور از درون دیوار که اغلب در فیلم‌های علمی-تخیلی دیده‌ایم، در دنیای مکانیک کوانتومی، با نام تونل زنی کوانتومی، کاملا عادی است و هر لحظه، در دنیای میکروسکوپی اطرافمان، از خورشید گرفته تا درون بدنمان در حال رخ دادن است. اکنون گروهی از محققان دانشگاه تورنتو روش جالبی برای سنجش مدت زمان تونل زنی کوانتومی یافته‌اند که نتایج آن در مجله معتبر Nature منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
تونل زنی کوانتومی به یک معنا، ساده است: پدیده‌ای که در آن، یک ذره با وجود نداشتن انرژی لازم، از یک سد انرژی عبور می‌کند. دانشمندان واقعاً نمی‌دانند سازوکار تونل زنی کوانتومی چیست، اما به هر حال کاربردهای آن را یافته‌اند؛ مثل میکروسکوپ های تونلی روبشی. یکی از سوالات در مورد تونل زنی کوانتومی که طی یک قرن گذشته توسط فیزیکدانان مورد بحث قرار گرفته، این است که چقدر طول می‌کشد تا یک ذره، از یک سد انرژی عبور کند؟
دشواری پاسخ به این سؤال، در تعریف خود زمان و چگونگی کاربرد آن برای تونل زنی کوانتومی نهفته است. اکنون محققان رویکرد ساده‌ای را برای اندازه گیری مدت زمان لازم برای عبور یک نوع ذره (اتم روبیدیم) از یک نوع بسیار خاص سد انرژی (یک پرتوی لیزر) اتخاذ کرده‌اند. «ساعت» در آزمایش آن‌ها، اسپین یا چرخش اتم‌های روبیدیم بود. از آنجا که مدت زمان چرخش این اتم‌ها، یک کمیت شناخته‌‌شده است، محققان با اندازه گیری میزان چرخش آن‌ها در حین انجام آزمایش‌ها، از آن به عنوان ساعت استفاده کردند. بنابراین محققان باید حالت اسپین اتم را قبل از واردشدن به پرتو و سپس هنگام خارج شدن یادداشت می‌کردند.
اجرای این طرح شامل به دام انداختن ابری از اتم‌های روبیدیم با استفاده از پرتو لیزر و سپس استفاده از همان پرتوی لیزر برای انتقال اتم‌ها به مسیر پرتوی دیگر لیزر و اندازه گیری اسپین آن‌ها در هر طرف پرتو دوم بود. محققان برای سنجش آسان‌تر اسپین اتم‌ها، ابتدا ابر را خنک کردند، قبل از آنکه آن‌ها را به درون سد انرژی بفرستند. اندازه گیری تغییر اسپین نشان داد که تونل زنی تقریباً ۰.۶۲ میلی ثانیه طول می‌کشد.
محققان در پژوهش‌های بعدی به دنبال آن هستند تا با عبور اتم‌ها از سد، در مورد مسیر آن‌ها اطلاعات بیشتری بدست آورند. آن‌ها همچنین توجه دارند که بعضی از نظریه‌ها نشان داده‌اند که ذرات، قادر به عبور از یک سد هستند، بدون اینکه هرگز از داخل آن عبور کنند!
گفتگو۲ دیدگاه
لطفا از عکس یا فیلم آزمایشگاه نیز استفاده کنید.تشکر
سلام
با این وجود میشه گفت هسته اتم هم چرخش دارد وقتی ذره به سد نزدیک می شود و قتی هماهنگ با چرخش کلی سیستم باشد بدون این که از ان سد عبور کند ان طرف ظاهر می شود پس سد است که جابه جا می شود?