Tunneling Effect
ปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอนวิ่งทะลุภูเขาได้
นักฟิสิกส์ในยุคคลาสิกแบบนิวตันเคยมองภาพว่า อนุภาคเล็กๆที่ประกอบขึ้นเป็นสรรพสิ่งมีลักษณะเป็นเม็ดๆ แข็งๆ
แต่ทฤษฎีควอนตัมมองว่า อนุภาคเล็กๆทั้งหลายมีคุณสมบัติของคลื่นด้วย พูดง่ายๆว่า เราต้องใช้สมการคลื่นบรรยายธรรมชาติของมัน!
สมการคลื่นที่ว่าคือ สมการคลื่นของชเรอดิงเจอร์ (Schrödinger equation) ผลลัพธ์จากการคำนวณเป็นที่น่าพอใจเพราะมันอธิบายปรากฏการณ์แปลกๆของอนุภาคเล็กๆอย่างอิเล็กตรอนได้หลายอย่าง
ปรากฏารณ์แปลกที่สุดอย่างหนึ่งทางควอนตัม คือปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ (Tunneling Effect ) รายละเอียดมีดังนี้
ถ้าเรามีลูกบอลเล็กๆ วางอยู่ในชามโค้งๆขนาดใหญ่ ถ้าอยากให้มันย้ายออกมาวางอยู่นอกขัน จะต้องทำอย่างไร ?
วิธีหนึ่งคือ ออกแรงผลักมันให้กลิ้ง ถ้าเราผลักมันแรงพอมันย่อมกลิ้งข้ามมาอยู่ข้างนอกชามได้ ในทางกลับกัน ถ้าลูกบอลมีพลังงานไม่มากพอ มันก็กลิ้งข้ามขอบชามมาไม่ได้
ถ้าเราเปลี่ยนจากชามเป็นภูเขา แน่นอนว่าถ้าลูกบอลมีพลังงานไม่มากพอ มันก็กลิ้งข้ามยอดเขามาไม่ได้
คราวนี้ลองจินตนาการสักหน่อย
ว่าลูกบอลที่ว่านั่นมีขนาดเล็กมากๆๆๆๆ มากจนอยู่ในระดับอิเล็กตรอน เชื่อหรือไม่ว่า ลูกบอล...สามารถทะลุผ่านภูเขาได้ แม้พลังงานมันไม่พอจะกระโดดข้ามก็ตาม!
เปรียบเหมือนผลักเบาๆมันก็มีโอกาสทะลุออกมาได้ เพียงแต่ด้วยโอกาสน้อยมาก ซึ่งปรากฏการณ์ทำนองนี้เกิดขึ้นจริงและสังเกตเห็นได้ในการทดลอง
การมองว่าอิเล็กตรอน(หรืออนุภาคมูลฐานอื่นๆ) เป็นก้อนแข็งทึบๆ ตันๆ ก็ย่อมอธิบายปรากฏารณ์นี้ไม่ได้
แต่ถ้ามองอิเล็กตรอนเป็นคลื่นอะไรสักอย่าง มันย่อมทะลุแทรกผ่านภูเขานี้มาได้ คล้ายๆ คลื่นเสียงจากสเตอริโอที่ทะลุผ่านกำแพงบ้านเราไปยังบ้านข้างๆ ได้
กลศาสตร์ควอนตัมที่มองอนุภาคเล็กๆว่ามีคุณสมบัติของคลื่นด้วย ถึงจะฟังดูแปลกๆ แต่การมองแบบนี้อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้มากมายและชัดเจนด้วย
สรุปได้ว่า แม้ทฤษฎีจะดูไม่น่าเชื่อแค่ไหน แต่ถ้ามันอธิบายความจริงที่เรารับรู้ได้ 'มันก็เป็นทฤษฎีที่ดี'
- 14
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
