Es ist keine Magie, es ist ein Tunneleffekt!

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Es ist kein Geheimnis, dass die Quantenmechanik eine totale und absolut unvorhersehbare Welt ist für das, was das menschliche Bewusstsein über die Realität vorhersagen kann. Das Studium dieses interessanten Wissenschaftszweiges ist nicht neu, es ist seit dem vorigen Jahrhundert entstanden und hat eine große Anzahl von Wissenschaftlern geblendet, die sich dem Modell in der Theorie oder experimentell (so schwierig es auch sein mag) widmen, den Phänomenen, die auftreten, wenn wir uns entscheiden zu zoomen. Ja, zoomen Sie heran, versuchen Sie, alles zu beobachten und zu verstehen, was um sehr kleine Partikel herum passiert. Es ist, als ob wir versuchen würden, einen Planeten, zum Beispiel Neptun, zu untersuchen und unsere Teleskope so anzupassen, dass sie die Art der Atmosphäre des Planeten, die Zusammensetzung des Bodens, die von ihm emittierte Strahlung, seine Temperatur, die Nähe zu einem Stern usw. charakterisieren... Nur in diesem Fall kann dieser große Planet etwas so Unwichtiges wie ein Elektron sein.

Wie wir wissen, ist die Welt das Ergebnis all der wissenschaftlichen Entdeckungen, die seit Beginn der Menschheit stattgefunden haben. Das Studium der Phänomene, die sich zusammensetzen und die sich in der Natur manifestieren, war zusammen mit dem Menschen schon seit seiner Existenz präsent. Wir sind Wissenschaftler seit dem ersten Moment, in dem der Mensch versuchte, alles zu erklären, was er um ihn herum sieht: Feuer, Tiere, Natur und Metalle. So sehr, dass eines der wichtigsten Zeitalter in unserer Geschichte das Zeitalter der Metalle ist, in dem es dem Menschen schließlich gelang, Metalle nach Belieben zu manipulieren, um sie für die Herstellung von Waffen und anderen Artefakten nutzen zu können, die ihm das Leben viel leichter machten.

Seitdem wir das Universum, die Biologie, die Tiere und jedes Phänomen studiert haben, das unsere Aufmerksamkeit erregt, wurden zahlreiche wissenschaftliche Artikel veröffentlicht, in denen eine vernünftige Erklärung des betreffenden Problems gegeben wird. Die Quantenphysik war einer der Wissenschaftszweige, der die Menschheit am meisten beeindruckt hat, wir wissen, dass es beeindruckende Effekte wie den Tunneleffekt (der im nächsten Beitrag aufschlussreich erläutert wird), aber auch Effekte wie die Quantenverschränkung gibt, die der Grund für viele Science-Fiction-Filme war. Was nur wenige Menschen wissen, ist, dass all diese Quanteneffekte, von denen gesprochen wird und die theoretisiert sind, bereits bewiesen sind. Sie wurden experimentell und theoretisch getestet, heute wissen wir, dass Quantenverschränkung möglich ist, und wir wissen, dass der Tunneleffekt real ist und haben dank ihnen viele praktische Anwendungen für den Menschen in verschiedenen Bereichen der modernen Technologie entwickelt.

Vielleicht ist es ein wenig vertraut mit dem Konzept der potentiellen Energie, wir wissen, dass, wenn wir ein Objekt haben, unsere Hände eine bestimmte Höhe H erhöhen, dass dieses Objekt mit ihm eine potentielle Energie hat. Wenn wir uns entschieden haben, dieses Objekt freizugeben, würde mit einer kinetischen Energie fallen, die durch den Wert der Masse und Beschleunigung bestimmt werden kann, die das betreffende Objekt hat, kann diese potenzielle Energie jederzeit in unserem Leben beobachtet werden, selbst elektrische Energie basiert auf dem induzierten Potential von 110 oder 220 Volt.

Stellen Sie sich vor, wir hätten mehrere Wasserfächer und gehen davon aus, dass sie miteinander verbunden sind, so dass Wasser frei und ohne jegliche Reibung zwischen ihnen hindurchgehen kann, d.h. wir denken an ein völlig "ideales" System, in dem sich Wasser ohne zusätzliche Energie bewegen kann. Wenn wir das Wasser in das obere Rohr stellen, ist es zu erwarten, und es ist die natürliche Sache, dass das Wasser dazu neigt, aus dem Rohr, das sich im oberen Teil befindet, in Richtung des Rohres, das sich im unteren Teil befindet, zu fallen, d.h. es neigt dazu, seine potentielle Energie zu verringern, indem es von einem Zustand der potentiellen Energie groß zu einem Zustand der potentiellen Energie klein geht.

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Diese Tendenz zur minimalen Energie ist eine bei den Physikern sehr bekannte Tendenz, und was sie hervorruft, ist, dass alle Systeme, die sich im Universum befinden, nicht nur zum Chaos, zur Unordnung, zur maximalen Entropie neigen, sondern auch dazu, die minimal mögliche Energie zu haben, und das liegt unter anderem daran, dass die minimal mögliche Energie einen der Zustände mit größerer Wahrscheinlichkeit beinhaltet oder definiert ist. Das heißt, wenn wir sagen, dass ein Objekt zu der geringstmöglichen Energie neigt, meinen wir damit wirklich, dass das Objekt die höchste Wahrscheinlichkeit hat, sich in einem Zustand geringerer Energie zu befinden. Diese Art von Berechnungen und physikalischen Konzepten kann in einem weiteren Beitrag erweitert werden und definiert alle Variablen, die in jeden der energetischen Zustände des Systems eingreifen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass jedes dieser Systeme immer mit dem geringstmöglichen Energieaufwand betrieben wird, und deshalb fällt das Wasser von einem Ganzen zum anderen und wird nicht in der höchsten Kammer gehalten.

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Wir nutzen unsere Vorstellungskraft nun weiterhin als Werkzeug, um über diese Effekte nachzudenken. Stellen wir uns vor, versuchen wir, unsere Vorstellungskraft als unser großartiges Labor zu nutzen, jetzt möchte ich mir einen Hügel vorstellen, einen Hügel, auf dem es ein rotes Auto gibt, dieses Auto fährt durch mehrere Hügel und findet immer mehr kleine Hügel, die man mit der Energie, die man durch die Verbrennung des Kraftstoffs in seinem Motor erhält, überwinden kann. Diese Energie erlaubt es dir, den Hügel zu erklimmen und nach unten zu gehen und deinen Weg fortzusetzen.

Wenn wir auf dem Auto montiert sind, wäre es für uns natürlich oder es wäre für uns und normal, einen Hügel direkt vor uns zu beobachten und von einem Moment auf den anderen ohne Probleme ohne offensichtlichen Energieaufwand direkt vor dem Kreuz zu stehen....

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Wäre es für unsere Augen vernünftig, wäre es ein Ereignis, das wir als real einstufen könnten und das jedes Mal geschah, wenn wir einem Berg gegenüberstanden?

Bevor wir fortfahren, ist es wichtig, eines der wichtigsten wissenschaftlichen Werke, die bisher veröffentlicht wurden, hervorzuheben, ist die Abschlussarbeit der Doktorarbeit von Louis-Victor de Broglie, der (in wenigen Worten) in seiner wissenschaftlichen Publikation darlegt, dass Licht nicht nur ein Doppelwellen-Partikelverhalten hat, sondern dass diese Materie auch als dual betrachtet werden kann.

Für einige Effekte ist es notwendig, die Materie als Partikel zu betrachten und für andere Effekte ist es notwendig, die Materie mit einer Welle in perfekter Lösung zu betrachten, die es uns ermöglicht zu verstehen, was passiert. Wenn wir also das nächste Mal an ein Elektron denken, denken wir nicht nur an eine kleine winzige Kugel, die unsere Atome zusammensetzt, sondern auch daran, dass diese Kugel, abgesehen davon, dass sie als ein kleines Teilchen betrachtet wird, auch als eine Welle betrachtet werden kann, ja, als eine Welle, die der des Lichts sehr ähnlich ist, als eine Welle, die der von Radiowellen oder Mikrowellen ähnlich ist, aber in diesem Fall würden wir über Materiewellen sprechen. Dieses Ergebnis ist wirklich wichtig, um tiefer verstehen zu können, warum der Tunneleffekt auftreten kann.

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Weiter mit unserem Experiment des Autos, können wir sagen, dass das, was wir zuvor erhoben haben, keinen Sinn macht und das unserer Wahrnehmung der Realität entgeht, sogar unsere Argumentation, dh wir können nicht erhöhen, dass ein Auto direkt vor einem Hügel verschwindet und erscheint vor dem Hügel ohne Probleme. Das passiert nicht in unserer Welt, aber wenn wir auf Quantenebene denken, setzen wir ein kleines Elektron an die Stelle eines Autos, es ist sehr wahrscheinlich, dass das Elektron diese Barriere überwinden wird.

Diese Barriere kann ein elektrisches Potential sein. Es kann beobachtet werden, dass das Elektron vor dieser Barriere, kann verschwinden und an anderer Stelle ohne Probleme erscheinen, und diese Erklärung muss weitgehend betrachten das Elektron als eine Welle, als eine Welle in der Materie, wo seine Position gehorcht einer Verteilung der Wahrscheinlichkeit mathematisch berechnet durch Gleichungen der Quantenmechanik und das ermöglicht es uns zu wissen, dass, wenn wir theoretisch umschließen ein Elektron in einem Kasten auf Potentiale beschränkt, wir haben die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Elektron innerhalb des Kastens befindet, aber es gibt auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Elektron außerhalb des Kastens befindet, dies ist nur möglich, wenn wir das Elektron als Welle betrachten, wenn wir versuchen, das Elektron nur als Partikel zu betrachten, wäre unser Verstand völlig unfähig, die Informationen zu verarbeiten und zu verstehen, was wirklich mit diesem Effekt passiert.

Natürlich gibt es für diesen Effekt kein klassisches Analogon, (im großen Stil) d.h. das Experiment, das wir vorhin mit dem Auto durchgeführt haben, ist wirklich unmöglich. Obwohl es nicht ganz richtig ist, unmöglich zu sagen, können wir sagen, dass es unwahrscheinlich ist, theoretisch, wenn wir die Berechnungen durchführen und unsere Umwelt untersuchen, als ob wir in einer Quantenumgebung wären, ist es möglich, ein Ergebnis darüber zu erhalten, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass zum Beispiel unser Bleistift verschwindet und auf dem Mars erscheint. Das ist eine Berechnung, die gemacht werden kann, und obwohl sie ein wenig lang und schwerfällig sein kann, würde sie Ergebnisse liefern, die sehr ähnlich sind wie Null (um nicht zu sagen 0), d.h. obwohl es eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit gibt, dass unser Bleistift verschwindet und auf dem Mars erscheint, ist diese Wahrscheinlichkeit so gering, dass wir diese Tatsache einfach als eine unmögliche Tatsache betrachten, müsste sogar eine längere Zeit als die Existenz des Universums verbringen, um diesen Effekt im großen Maßstab beobachten zu können. Wir sprechen nicht von etwas Unmöglichem, sondern von etwas, das so unwahrscheinlich ist, dass wir es einfach wegwerfen, denn weder unser Leben noch das Leben unseres Planeten würden uns erreichen, um es beobachten zu können.

Das ist alles für den Moment, ich hoffe, ich habe diesen Post so gut wie möglich präsentiert und dass er dir gefallen hat. Wenn Sie ein wenig über Antimaterie wissen möchten, lasse ich hier den link eines verwandten Posts.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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Literaturangaben:

Alle Bilder meiner Autorenschaft wurden mit dem PowerPoint 2016-Programm bearbeitet und verarbeitet. .

• P. A. Tipler and R. A. Llewellyn, “Modern Physics,” 5th Edition, W. H. Freeman and Company, New York, 2007.

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