Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Sunday, 2020-01-19, 2:20 AM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Выберите научные направления, которые интересны Вам / Select the science areas that you interest in
Total of answers: 2558
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

9:27 AM
Физики измерили время квантового туннелирования / Physicists measured the time of quantum tunneling

Если вы бросите мяч в стену, он отскочит от нее — это классическая физика в действии. Но, конечно же, мир квантовой физики гораздо сложнее, поэтому, если вы сделали то же самое с частицей, есть вероятность, что она внезапно появится на другой стороне стены. Это благодаря феномену, известному как квантовое туннелирование, и теперь команда физиков измерила, сколько времени занимает этот процесс.

Фраза может вызвать в воображении образы частицы, проходящей сквозь барьер, но это не буквально «туннель» — это на самом деле продукт математического случайного шанса. Скажем, например, вы определяете вероятность того, куда пойдет частица после того, как вы бросите ее в стену. Вероятность того, что она отскочит от стены, чрезвычайно велика, но в квантовом мире вы никогда не сможете быть на 100 процентов уверены в чем-либо. Есть крошечный шанс, что частица проигнорирует стену и продолжит свое путешествие уже на другой стороне.

Хотя это звучит как научная фантастика, квантовое туннелирование является хорошо документированным явлением, которое имеет место в повседневных вещах, таких как электронные микроскопы и транзисторы. Известно, что элементарные частицы, такие как электроны, также регулярно «туннелируют» из своих атомов, что является ключевым фактором, вызывающим радиоактивный распад.

Но одна постоянная загадка вокруг этого явления заключается в том, сколько времени требуется частице, чтобы пройти квантовый туннель через барьер, если вообще требуется ли какое-то время. Некоторые ученые считают, что это происходит мгновенно, но это означает, что она движется быстрее скорости света и может нарушать принцип относительности.
Чтобы попытаться измерить время туннелирования, исследователи из Университета Гриффита и Австралийского национального университета взорвали атомы водорода интенсивным лазером, который излучает 1000 световых импульсов в секунду. Идея состоит в том, что это создает правильные условия для выхода электрона из атома, позволяя ученым точно измерить, сколько времени занимает туннелирование.

Результат? Кажется, что квантовое туннелирование происходит мгновенно — или, по крайней мере, настолько быстро, что по существу мгновенно. По словам исследователей, оно занимает менее 1,8 аттосекунды, что составляет миллиардную долю миллиардной доли секунды.

Интересно, что это гораздо меньшее время в отличие от предыдущих исследований, в которых измерялось намного более длительное время туннелирования. В 2017 году исследователи из института Макса Планка обнаружили, что квантовое туннелирование занимает до 180 аттосекунд, но команда ученых нового исследования говорит, что более ранние эксперименты, подобные этим, были слишком сложными и подвержены ошибкам. Например, в исследовании Макса Планка физики использовали атомы криптона и аргона, которые намного сложнее, чем водород, в котором есть только один электрон.

«В предыдущих тестах использовались более сложные атомы, содержащие несколько или много электронов», — говорит Игорь Литвинюк, со-ведущий автор исследования. «Чтобы учесть взаимодействие между разными электронами, они использовали разные приближенные модели. И из этих моделей они извлекли время. Наша модель не использовала приближения, потому что нам не нужно было беспокоиться об электрон-электронных взаимодействиях».

Исследователи говорят, что они раскрыли эту давнюю загадку физики, но если следовать истинному духу квантовой физики, возможно, мы никогда не сможем быть на 100 процентов уверены в этом.

https://ab-news.ru

If you throw the ball into the wall, it will bounce off it — it's classic physics in action. But, of course, the world of quantum physics is much more complicated, so if you did the same thing with a particle, chances are that it will suddenly appear on the other side of the wall. This is due to a phenomenon known as quantum tunneling, and now a team of physicists has measured how long this process takes.

The phrase can conjure up images of a particle passing through a barrier, but it's not literally a "tunnel" — it's actually a product of mathematical random chance. Let's say, for example, you determine the probability of where a particle will go after you throw it into a wall. The probability that it will bounce off the wall is extremely high, but in the quantum world you can never be 100 percent sure of anything. There's a tiny chance that the particle will ignore the wall and continue its journey on the other side.

While this sounds like science fiction, quantum tunneling is a well-documented phenomenon that takes place in everyday things such as electron microscopes and transistors. It is known that elementary particles, such as electrons, also regularly "tunnel" out of their atoms, which is a key factor causing radioactive decay.

But one constant mystery around this phenomenon is how long it takes a particle to pass a quantum tunnel through a barrier, if at all, whether it takes any time. Some scientists believe that this happens instantly, but it means that it moves faster than the speed of light and can violate the principle of relativity.

To try to measure tunneling time, researchers at Griffith University and the Australian national University blew up hydrogen atoms with an intense laser that emits 1,000 light pulses per second. The idea is that this creates the right conditions for the electron to exit the atom, allowing scientists to accurately measure how long tunneling takes.

The result? Quantum tunneling seems to be instantaneous — or at least so fast that it is essentially instantaneous. According to the researchers, it takes less than 1.8 attoseconds, which is a billionth of a billionth of a second.

Interestingly, this is a much shorter time than previous studies, which measured a much longer tunneling time. In 2017, researchers at the max Planck Institute found that quantum tunneling takes up to 180 attoseconds, but a team of scientists from the new study says that earlier experiments like these were too complex and prone to errors. For example, in max Planck's study, physicists used atoms of krypton and argon, which are much more complex than hydrogen, which has only one electron.

"In previous tests, more complex atoms containing several or many electrons were used," says Igor litvinyuk, co-lead author of the study. "To account for the interaction between different electrons, they used different approximate models. And from these models they have learned. Our model didn't use approximations because we didn't have to worry about electron-electron interactions."

The researchers say they've uncovered this long-standing riddle of physics, but if we follow the true spirit of quantum physics, we may never be 100 percent sure about it.

Category: Физика- Physics | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  May 2019  »
SuMoTuWeThFrSa
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links