Tunneleffekt?
Hallo zusammen :)
ich hätte eine Frage zum Tunneleffekt:
Es heisst doch:
Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen hinter eine Potenzialbarriere sich befindet. Und dass obwohl E < Epot, also die Energie des Teilchens kleiner ist als die der Potenzialbarriere. Die Quantenmechanik sagt, dass eine von null verschiedene Wahrscheinlichkeit dafür voraus, das Teilchen auf der anderen Seite der Barriere zu finden. Also durchdringt dieses Teilchen die Barriere
-- so viel zur Theorie (zumindest das was ich so aufgenommen habe - Bitte um Rückmeldung falls was nicht stimmt)
Frage:
Muss es wirklich sein, dass das Teilchen die Barriere "durchdringt/durchtunnelt"?
(Achtung: womöglich eine dumme Frage) :)
Kann es nicht sein, dass es irgendwas mit eine Verschränkung zu tun hat?
Eine andere Art der Verschränkung?
LG - go easy on me :)
4 Antworten
Der Tunneleffekt wird durch die Schrödingergleichung vorhergesagt. Da die Schrödingergleichung sozusagen die "Energieerhaltung der Quantenmechanik" ist, könnte man sagen: "Ja aber wie kann es den sein, dass es zu einen solchen Effekt kommt, wenn die Energie des Elektrons gar nicht ausreicht?"
Nun schauen wir uns mal die potentielle Energie des Teilchens an. Wir haben eine Parabel und in diese Funktion zeichnen wir noch einen Bereich an einem y Wert ein der die Potentielle Energie darstellt. Diese Grenze die wir dort einzeichnen entspricht der Potentiellen Gesamtenergie. Das heißt mit jedem weiteren x Wert wird mehr Energie vom Teilchen benötigt. Das Teilchen kann sich nun entlang dieser Parabel bewegen, kann aber die Gesamtenergie niemals überschreiten.
Der Bereich zwischen X1 und X2 ist der sogenannte "klassisch erlaubte Bereich" in dem sich das Elektron befindet. Währe das Elektron bzw generell das Teilchen außerhalb des Bereichs, dann währe W-Wpot < 0 also negativ. eine negative potentielle Energie kann das Teilchen aber nur haben, wenn es eine negative kinetische Energie hätte, aber eine negative kinetische Energie bedeutet die Geschwindigkeit ist negativ und eine negative Geschwindigkeit geht nur wenn die Geschwindigkeit imaginär ist und solche Größen sind physikalisch nicht direkt messbar.
Der Bereich außerhalb von X1 und X2 ist der "klassisch verbotene Bereich." Das Problem beim Tunneleffekt ist nun, dass die Wellenfunktion außerhalb des klassisch verbotenen Bereich oft nicht 0 ist.
Die Lösung ist die Heisenbergsche Unschärferelation, damit wird dieser Widerspruch aufgelöst. Ihr zufolge ist kinetische und potentielle Energie eines Teilchens nicht mit beliebiger Genauigkeit bestimmbar.
ΔWpot*ΔWkin ist größer oder gleich dem reduzierten planckschen Wirkungsquantum h/2*π
Es lässt sich damit also berechnen, dass die Messungenauigkeit bei der Messung der kinetischen und potentiellen Energie des Teilchens stehts mindestens so groß wird wie die Differenz:
W-Wpot.
Die Energiedifferenz mag zwar der kinetischen Energie des klassischen Teilchens entsprechen aber nicht der eines quantenmechanischen Teilchens.
Du musst dich von der Vorstellung verabschieden, dass ein quantenmechanisches Teilchen eine exakte kinetische Energie und gleichzeitig eine exakte potentielle Energie besitzt.
Du kannst also im klassisch verbotenen Bereich gar nicht behaupten, dass die kinetische Energie eines Teilchens negativ wird, weil die Differenz W-Wpot keine kinetische Energie ist.
Daher kann ein Teilchen mit einer geringen Wahrscheinlichkeit auch außerhalb des klassisch erlaubten Bereichs befinden ohne dabei die Grundsätze der Physik zu verletzen. Genau das ist es, was als "Tunneleffekt" bezeichnet wird.
Der Quantentunneleffekt hat nichts mit Verschränkung zu tun, zumindest ist das meines Wissens nach der aktuelle wissenschaftliche Stand.
weisst du ob man nachweisen kann, ob ein Teilchen durch eine Barriere getunnelt ist? Also irgendeine Nachweismethode?
ja danke :) , ich schreibe gerade ne arbeit darüber
durch die Unschärfe ist der Ort des Teilchens innerhalb des Potentialwalls nicht sicher gegeben, mit endlicher Wahrscheinlichkeit ist es außerhalb.
nein, das hat überhaupt nichts mit verschränkung zu tun.
Klasse Antwort! Verdient einen Stern, sobald ich kann!