Отиди на
Форум "Наука"

Квантово-механичното тунелиране и нашето слънце


Recommended Posts

  • Потребител

В продължение на:

 

On 7/8/2017 at 18:50, nik1 said:

Да, разбира се.

Във вътрешността на Слънцето реакцията H+H протича при температура 1,5 x 10 7 градуса Келвин, а изчислената кулонова температура е 1,5 x 10 9 градуса Келвин.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/NucEne/coubar.html

https://astronomy.stackexchange.com/questions/14018/what-would-the-sun-be-like-if-nuclear-reactions-could-not-proceed-via-quantum-tu

От практическа и теоретична гледа точка казано: ако във вътрешността на Слънцето постигнем кулоновата температура, то ще да врзивим Слъцето..:)

/Няма лошо в мързела, и аз чета това което да кажем Киров цитира и показва, стига човек да има желание/

------------------------------

И така, Част първа: какво е това "квантово-механично тунелиране"

В квантовата механика, нещата са доста различни от тези в "нютоновия" свят. Заради вълновият характер, който реалността придобива на малки разстояния, природата никога не е напълно определена. Физическите системи непрекъснато изпитват колебания, дължащи се на принципа на неопределеността. И тези квантови флуктуации са разрешават, на пръв поглед, забранени събития.

В квантовата механика една частица с малки размери  (електрон , нуклон и други) се описва от вълнова функция, която дава с вероятност местоположението на частицата на дадено място и в даден момент. Ако частицата се сблъсква с потенциална бариера, уравнението на Шрьодингер ни позволява да се изчислим вероятността от проникване на частицата зад нея, като вълновата функция просто енергийно поглъща бариерата и бързо, експоненциално се гаси след нея.


Потенциалната бариера в квантовия свят, за разлика от света на нютоновата физика, е размита и макар че все пак пречи на преминаването, не е такава твърда и непроницаема граница както в класическата механика.

Тунелният ефект може да си го представим като широка вълна, която наближава и припокрива бариера. Въпреки че основната част на вълната никога не може да премине през бариерата, една малка част от вълната, вследствие на неопределеността, внезапно се генерира вълна от другата страна на бариерата.

 

image.png.76bb611170bbfc1c5041265c7cbef91a.png

image.png.ad87a875bbba99dede7dbe03f9b7cf8f.png

 

image.png.9318034d647dcfe797b8d090910bcfe3.png

 

в някакакъв по опростен и схематичен вид вид тунелирането може да се илюстрира ето така:

 

 

image.png.8b1773519e300ccef01e082648149009.png

 

-------------------------------

В действителност, има и едно по-просто (за мен лично) обяснение на тунелния ефект, при което не се използва вълновата функция:

Според принципа на неопределеността, произведението на неопределенността на енергията и измереното време отговаря на познатото условие:

Δt . ΔE ≥ Файнман

От това уравнение следва, че за кратък момент от време, енергията на частиците може да расте така, че да бъде по-голяма от височината на потенциалната бариера и частици могат да бъдат намерени от другата страна на бариерата. Интерпретацията на това явление няма да бъде проникване, а по-скоро виртуален скок над бариерата. Скокът може да е виртуален, но наличието на частиците отвъд препятствието е напълно реално.


 

(За Слънцето , за звездите и Юпитер ще продължа във втората част)

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Слънцето:

В условно казано централните части [1] на Слънцето, при температури над 4 милиона Келвина [2]  започва да прочита термоядрена реакция на сливане на протиеви ядра 1 H  + 1 H (вижте картинката):

[1] Всъщност централните части на слънцето днес са заети от Хелий-4, краен продукт на продукт на реакцията 1 H  + 1 H, които хелий не е "горящ" в момента- все още няма условия за запалването му. "Горенето" на протия (1 H  + 1 H) се извършва в по-външните слоеве на слънцето . Ако се чудите още защо Слънцето бавно увеличава светимостта си и размерите си откакто е започнало да ни топли и свети, и ще продължи да ги увеличава бавно, докато изгори водорода (след което Слънцето ще колабира, ще се запали хелия,  и след това то отново ще "експлоадира" и се раздуе), причината е тази - изместването на "горенето" на протия (водорода) 1 H  + 1 H във все по-външните му слоеве, поради това че в централните му части се събира и натрупва по-тежкия хелий, продукт от реакцията на сливане 1 H  + 1 H

[2] Температурите, при които се извърва реакцията в Слънцето са всъщност 15 милиона Келвина

 

1000px-FusionintheSun.svg_.jpg?width=960

 

Какво е "странното" тогава:

Странното е че енергиите на ядрата 1 H в "горящата" зона са 2 keV (ядрата имат скорости 500 km/sec и температури 15 милиона Келвина) , а височината на потенциалната бариера (в случая това е Кулоновата бариера, която се определя от електростатичните сили на отблъскване между еднозначно заредените положителни частици- протиевите ядра, протоните в ядрата на водорода) е 200 keV.

В действителност вероятността за квантово механично тунелиране (или вируален скок над бариерата - все едно и също е, вижте в първа част) и протичане на термоядрена реакция, при тези енергии на ядрата е много малка : само при един от 10 28 удара се протича реакция на сливане

image.png.14556528dcf0839f29aafa0bd21f0412.png

 

Много или малко е това:

Тъй като броят на ударите е невъобразимо голям (поради голямата плътност и обем на "горящите" части),  в абсолютни стойности и количества, всяка секунда в Слънцето изгарят около 700 000 000 (седемстотин милиона)  тона водород, или 4x10 38 протона  се превръща в Хелий-4, като се отделят непрекъснато (постоянно) 4x10 26 W мощност..
Слънчевата ядрена центала е с мощност, равна на  4 x 10 17 едно-гигаватови блока на АЕЦ Козлодуй..

Как стоят нещата със другите звезди:горе долу  или в основни линии по същия начин, що се касае до тунелирането - условията при които протичат реакациите моиже да са други, елементите които "изгарят" може да са други, но термоядрените рекации при класическото/основно горене и светене, се извърша при условията на квантово-мехнично тунелиране)

Всъщност, ако се постигнат условия при които енергията на ядрата нарастне достатъчно (при едно гравитационно свиване това може да стане, а такова гравитационно свиване или коплапс се случва винаги когато по-лекият елемент изгори и няма какво да подържа налягането на "топката" отвътре-навън) или достигнат тази на височината на съответната кулонова бариера, ще видим избухването на свръх-нова звезда..Звездата ще бъде взривена, а не просто ще гори постоянно и ще свети и топли. (някои свръх-нови за секунди отделят толкова енергия, колкото енергия нашето Слънце би отделило за милиарди години, това са космически катаклизми)

------

В следващите постинги може да дискутираме и въпросите:

Как стоят нещата с други леки елементи; деутерий, литий, или
Какво ако звездите бяха "деутериеви" или "литиеви",
а не "протиеви (водородни)", каквото е Слънцето. При какви условия биха се запалили елементите в недрата на  тези звезди?

Как стоят нещата с Юпитер? Дали той отдава енергия и "топли", само заради протичащата  т.н. електронна дегенерация, или в недрата му протичат реакции на сливане на деутерий?

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Браво, Ник! Това, което ми казаа (цитатът), доста ме изненада. Признавам си, че не съм се интересува в подробности. И по нощите пишеш :)

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

 

https://www.forbes.com/sites/ethansiegel/2015/06/22/its-the-power-of-quantum-mechanics-that-allow-the-sun-to-shine/#508b822a43f7

Цитирай

 

If it weren't for the quantum nature of every particle in the Universe, and the fact that their positions are described by wavefunctions with an inherent quantum uncertainty to their position, this overlap that enables nuclear fusion to occur would never have happened. The overwhelming majority of today's stars in the Universe would never have ignited, including our own. Rather than a world and a sky alight with the nuclear fires burning across the cosmos, our Universe would be desolate and frozen, with the vast majority of stars and solar systems unlit by anything other than a cold, rare, distant starlight.

It's the power of quantum mechanics that allows the Sun to shine. In a fundamental way, if God didn't play dice with the Universe, we'd never win the Powerball three times in a row. Пояснение: авторът има предвид че вероятността за квантов скок над кулоновата бариера/тунелен преход през бариерата, което описва един и същ феномен, само въпрос на семантика е как ще го наречем - "виртуален скок над" или "тунелен преход през", (вижте част първа от темата), е същата като да се спечели три поредни пъти лотарията Powerball . Yet with this randomness, we win all the time, to the continuous tune of hundreds of Yottawatts of power, and here we are.

Astrophysicist and author Ethan Siegel is the founder and primary writer of Starts With A Bang

 

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Цитирай

И така, Част първа: какво е това "квантово-механично тунелиране"

В квантовата механика, нещата са доста различни от тези в "нютоновия" свят. Заради вълновият характер, който реалността придобива на малки разстояния, природата никога не е напълно определена. Физическите системи непрекъснато изпитват колебания, дължащи се на принципа на неопределеността. И тези квантови флуктуации са разрешават, на пръв поглед, забранени събития.

Алтернативно:

Описаните неща са обърнати:) 

Трябва да е: заради "вълновата" реалност (квантова пяна, например, в микрото е призната за работна хипотеза, заедно с флуктуациите в нея) на Природата, произтичащата от вълновия характер материя, уголемявайки структурите си (уголемяват се частите на вещевите обекти), все по-трудно и по-бавно трептят тия части, по-бавно се колебаят и изглеждат "определени" за Изследовател. Определени по място и време, а и по ... сравнително бавно проявени свойства. "Виждаме" ... билярдни топки!, които "не трептят" спрямо себе си.

И не:  "Физическите системи непрекъснато изпитват колебания, дължащи се на принципа на неопределеността", а обратно: Заради непрестанното колебание, може да се въведе: Принцип на неопределеността, показващ, че Човек не може да наднича под полата на КМ. Природно не му е дадено! Принципът е човешко откритие - нищо в Природата не се дължи на ... човешко откритие.

Така отпадат чуденките от "забранени събития". Просто - няма такива, има неразбрани, необяснени събития.

Тунелирането не е труден проблем за изясняване. Потенциалните бариери са полеви структури и през тях могат да проникват фотони. Ако се случи при проникването да има частица (електрон), за която фотонът е подходяща вакуумна подложка за образуването на електрона, например, то той ще се "придвижи", образувайки се по посока "преминаване" през бариерата. И всичко си е наред - вещева частица е преминала през преграда, която не е ВЕЩЕВИ обект.:)

...

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Интересен е случаят с Юпитер, който емитира/излъчва повече 10 25 ergs/sec радиация, отколкото приема от Слънцето.

Една забележка: Юпитер не е звезда. Възможно ли е поради  "силата на квантовата механика" във вътрешнoстта му да протичат тунелни термоядрени реакции на сливане на деутерий, ако и доколкото има такъв?
"Квантовите прехвърляния на мрежата" са вероятностни процеси. В случая, ако изобщо се случва нещо "термоядрено" в недрата на Юпитер, поради малката вероятност за извършване на тунелен преход (енергиите на водородните ядра в недрата на Юпитер не надвишават няколко еV) , и поради малката концентрация на деутерий, хипотетично ще наблюдаваме такива процеси с много малка интензивност и скорост.

Ето една монография (публикация) по въпроса. Тя започва на стр. 288:

http://adsabs.harvard.edu/full/1991ApJ...367..288H

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 18 минути, Малоум 2 said:

И не:  "Физическите системи непрекъснато изпитват колебания, дължащи се на принципа на неопределеността", а обратно: Заради непрестанното колебание, може да се въведе:

Съгласен съм :)

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 2 часа, Малоум 2 said:

Тунелирането не е труден проблем за изясняване. Потенциалните бариери са полеви структури и през тях могат да проникват фотони. Ако се случи при проникването да има частица (електрон), за която фотонът е подходяща вакуумна подложка за образуването на електрона, например, то той ще се "придвижи", образувайки се по посока "преминаване" през бариерата. И всичко си е наред - вещева частица е преминала през преграда, която не е ВЕЩЕВИ обект.:)

Говориш за виртуални фотони, доколкото разбирам какво си написал?

Може да се обясни и така, но е по-сложно : трябва да се обясни какво е това виртуален фотон, и така нататък. Усложнено е почти толкова, колкото да се обясни движението и механизма на... Ем-Драйва , най-просто казано той е "вакуумен"

ПС

Всъщност, мисля че в хипотетичната постановката, в която се илюстира тунелния ефект за реален фотон (няма причина да отричаме квантовата механика при реалните фотони, греша ли?), хипотетичната бариера трябва да е вещева [1], Забележка: Излиза че не винаги бариерите са полеви.

[1]Например: тънка физическа/вещева преграда с квантова дебелина, която отразява на 100.0 процента светлината.

Ще виждаме нещо подобно, ако насочим сноп фотони към преградата:

EffetTunnel.gif

 

 

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 3 часа, nik1 said:

Говориш за виртуални фотони, доколкото разбирам какво си написал?

Може да се обясни и така, но е по-сложно : трябва да се обясни какво е това виртуален фотон, и така нататък. Усложнено е почти толкова, колкото да се обясни движението и механизма на... Ем-Драйва , най-просто казано той е "вакуумен"

ПС

Всъщност, мисля че в хипотетичната постановката, в която се илюстира тунелния ефект за реален фотон (няма причина да отричаме квантовата механика при реалните фотони, греша ли?), хипотетичната бариера трябва да е вещева [1], Забележка: Излиза че не винаги бариерите са полеви.

[1]Например: тънка физическа/вещева преграда с квантова дебелина, която отразява на 100.0 процента светлината.

Ще виждаме нещо подобно, ако насочим сноп фотони към преградата:

EffetTunnel.gif

 

 

Не, нямам предвид виртуални фотони. Според мен - те са "вкарани" в моделите на КМ принудително, за обяснение вълновите характеристики на частиците, а и възможността им за движение - нещо подобно на Брауново движение. Няма лошо, само дето не е достатъчно, а и "накланят" тълкуванията за евентуалните подвещеви обекти (недосегаеми за експериментална проверка) в неправилна посока. Не дават възможност за формиране на постоянни структури от подвещеви, структури на вакуумна основа, в които се съдържа енергията - условно, във вид на стоящи вълни "пакет-фотони", затворени в потенциални ями прав и обратен ток - зърнест модел на вакуума. (Опит за форма и размери на подобни образувания се съдържа в струнната хипотеза - значи, размери от планковска дължина (10^(-35) m ) до около (10^(-26) m ) и форма почти линия, иглеста, бримки и т. н..) Съдържат вектор момент на импулс, променящ се по посока и големина с огромна (недостижима от нас, вещевите) честота.

(Тези пакет-фотони, при сфазиране по съседски - могат да формират дълга начупена линия (крива, обикновено:) - тип "лидер+светкавица") и по нея, в зависимост от фазата - "стоящите" стават "подвижни" - ще има фазова и групова скорост на "гърбицата". И при всяка стъпка има прав и обратен ток,тоест разпространява се движение не на тоталната енергия, а само на разликата от сфазираните амплитуди за права и обратна вълна. Пренасят се импулс-разлики с вълни. Скоростта на пренос зависи само от "еластичността"  на тая среда, а тя е вакуум-зърнест модел с епсилон и мю вакуум. Тоест - ако има "кратко" живеещи (виртуални) фотони, то се са по-скоро "съпротива" на движение при пренос на импулс. И тъй като са "външни" съседи за образувана линия, те спомагат за "центриране" към линия (пренос по геодезична).

Ако линията се изкриви дотолкова, че краят й пристигне в началото - става бримка, но не една, а две от прав и обратен ток. Нещо като две звена от верига, но едното е подложка за структуриране на другото - значи, не "съществуват" в един и същ момент, а в последователни моменти. И тъй като има закъснение на процесите на структуриране на всяка бримка, то Центърът на такова образувание не е една и съща точка. Тоест - около въображаем геометричен център пулсира едно образувание от фотони - това е елементарна частица  и енергията й не е безкрайна ("радиусът" й не започва от едно и също място). Ясно е, че околните фотони действат да се самоцентрира. Има вече обем, моментна ос на ротация - сума от момент на импулс и има вече и механичен момент. Защото - при опит (външни полета, сравнително дълги вълни) да се мести собственият й център, то тя се съпротивлява на преместването като цяло, заради закъснителните движения за образуване на частицата - дълъг път по бримките. Това съпротивление е "маса" на частицата. Проявява се при принудително преместване на мястото на образуването й (не е движение по геодезична). Виждаме - свойствата на частиците се получават с раждането им. Докато в сегашната интерпретация .- частиците са "даденост" от хипотезата за ГВ)

 

Всъщност, мисля че в хипотетичната постановката, в която се илюстира тунелния ефект за реален фотон (няма причина да отричаме квантовата механика при реалните фотони, греша ли?), хипотетичната бариера трябва да е вещева [1], Забележка: Излиза че не винаги бариерите са полеви.

[1]Например: тънка физическа/вещева преграда с квантова дебелина, която отразява на 100.0 процента светлината.

Ще виждаме нещо подобно, ако насочим сноп фотони към преградата:

Да, ама отразява видимия спектър. Но фотоните (фронт вълна) са смес от много фотони на вакуума. При това - за да има отражение , то в повърхностния слой има поглъщане и преизлъчване на фотоните. Иначе - няма какво да промени посоката на движение на светлината. Е, при поглъщаните - част от преизлъчените са от атомите на другата страна. Още нещо - много важно - не става атом-по атом преизлъчването , а е винаги Групов ефект, съответстващ на зърнестия модел на веществото на преградата. В обвивките на зърната става поглъщане и излъчване на фотони.

...

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 1 час, Малоум 2 said:

Не, нямам предвид виртуални фотони.

Има проблем с невиртуалните фотони, .. Вкарването на реални фотони или допълнителни реални частици като "подложки" и носители значи че тунелирането няма да може да се извършва без тях, или най-малкото ще показва зависимости и корелации..Обясняваме нещо със нещо си, може да се провери, но не е проверено..Нека първо да направим експериментите и после да кажем какво е обяснението ..

Помислих че говориш за виртуални фотони, защото фотоните-подложки в обяснението ти се появиха от нищото в обяснението ти, нямаше ги никъде като начално условие :) (Какво друго да си помисля?)

Цитирай

Да, ама отразява видимия спектър. Но фотоните (фронт вълна) са смес от много фотони на вакуума. При това - за да има отражение , то в повърхностния слой има поглъщане и преизлъчване на фотоните. Иначе - няма какво да промени посоката на движение на светлината. Е, при поглъщаните - част от преизлъчените са от атомите на другата страна. Още нещо - много важно - не става атом-по атом преизлъчването , а е винаги Групов ефект, съответстващ на зърнестия модел на веществото на преградата. В обвивките на зърната става поглъщане и излъчване на фотони.

Проблем няма за мен. Експерименът е чисто хипотетичен и мисловен, а не действителен. Може мислено да се опрости, идеализира или нагласи според това което си написал.. Апропо, аз предварително зададох 100.0 за отражението, което значи че няма да има поглъщане и преизлъчване на фотони.

 

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 15 часа, nik1 said:

Има проблем с невиртуалните фотони, .. Вкарването на реални фотони или допълнителни реални частици като "подложки" и носители значи че тунелирането няма да може да се извършва без тях, или най-малкото ще показва зависимости и корелации..Обясняваме нещо със нещо си, може да се провери, но не е проверено..Нека първо да направим експериментите и после да кажем какво е обяснението ..

Помислих че говориш за виртуални фотони, защото фотоните-подложки в обяснението ти се появиха от нищото в обяснението ти, нямаше ги никъде като начално условие :)(Какво друго да си помисля?)

Проблем няма за мен. Експерименът е чисто хипотетичен и мисловен, а не действителен. Може мислено да се опрости, идеализира или нагласи според това което си написал.. Апропо, аз предварително зададох 100.0 за отражението, което значи че няма да има поглъщане и преизлъчване на фотони.

 

Няма нужда от "друго" измисляне - писах, че "виртуалното" просто не е достатъчно, за обясненията на странностите на КМ.  А си е официална версия-предположение и върши добра работа в теоретичните модели... Но, и то има нужда от обяснение - от къде (от какво? - от нищото ли?) се поражда.

(Върху всяко тяло "падат" безброй много и най-различни фотони - на различни полета. Това не е новост - известно е. Пристигат до тялото във вид на вълни. Някои от тези фотони влизат в резонанс с характерно, вътрешно за тялото трептене. В зависимост от амплитудата на резултантното трептене, тялото може да промени състоянието си, даже и да се разпадне. Това не са новости - известно е. Но - всичко това е в средните мащаби на ЕМПоле, по дължина на вълната в логаритмична скАла: от 10^(-26)m до 10^(27)m. Но, превръщането и/или разпадите не могат да се изяснят, ако не е била "вълнова" връзката между частите на тялото - възприел съм, че тази връзка е "фотон за връзка" от ЕМПоле - с точно определени "вътрешни" за пакета трептения - тоест, в пакета се съдържа информация, характерна именно за тия частици. Този фотон за връзка е и вакуумна структурна подложка - променлива с всеки цикъл на образуване, върху която "другата част" се образува с минимална енергия за образуване. Тоест - подредеността на околното, дава възможност за образуване по посока тая подреденост - а това си е движение, стъпка "към" източника на фотона за връзка. Следва обратният цикъл - образуваното излъчва фотон и той служи за вакуумна структурна подложка, за образуване на "първота" част, и т. н. .

Не са от нищото фотоните, а от вакуума - по-рано го описвах.)

Това, засега, в средните мащаби, но го изяснявам, щото следва за се разбере и в КМ..., че фотоните са в основата за структуриране на Свят.

...

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Да се включа и аз макар и късно:

http://earthweb.ess.washington.edu/ess-102/FALL12/Lecture14_NuclearFusion.pdf

Четивото е интересно.

Ник, що не даваш тези линков, които ми ги намери в предишната тема? Пусни ги тука. Мисля, че този не е от тях.

Тогава.. Като е толкова малка вероятността за тунелиране, как става така, чевсе пак свети слънцето? :)

 

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
On 6.08.2017 г. at 23:11, nik1 said:

В продължение на:

 

------------------------------

И така, Част първа: какво е това "квантово-механично тунелиране"

В квантовата механика, нещата са доста различни от тези в "нютоновия" свят. Заради вълновият характер, който реалността придобива на малки разстояния, природата никога не е напълно определена. Физическите системи непрекъснато изпитват колебания, дължащи се на принципа на неопределеността. И тези квантови флуктуации са разрешават, на пръв поглед, забранени събития.

В квантовата механика една частица с малки размери  (електрон , нуклон и други) се описва от вълнова функция, която дава с вероятност местоположението на частицата на дадено място и в даден момент. Ако частицата се сблъсква с потенциална бариера, уравнението на Шрьодингер ни позволява да се изчислим вероятността от проникване на частицата зад нея, като вълновата функция просто енергийно поглъща бариерата и бързо, експоненциално се гаси след нея.


Потенциалната бариера в квантовия свят, за разлика от света на нютоновата физика, е размита и макар че все пак пречи на преминаването, не е такава твърда и непроницаема граница както в класическата механика.

Тунелният ефект може да си го представим като широка вълна, която наближава и припокрива бариера. Въпреки че основната част на вълната никога не може да премине през бариерата, една малка част от вълната, вследствие на неопределеността, внезапно се генерира вълна от другата страна на бариерата.

 

image.png.76bb611170bbfc1c5041265c7cbef91a.png

image.png.ad87a875bbba99dede7dbe03f9b7cf8f.png

 

image.png.9318034d647dcfe797b8d090910bcfe3.png

 

в някакакъв по опростен и схематичен вид вид тунелирането може да се илюстрира ето така:

 

 

image.png.8b1773519e300ccef01e082648149009.png

 

-------------------------------

В действителност, има и едно по-просто (за мен лично) обяснение на тунелния ефект, при което не се използва вълновата функция:

Според принципа на неопределеността, произведението на неопределенността на енергията и измереното време отговаря на познатото условие:

Δt . ΔE ≥ Файнман

От това уравнение следва, че за кратък момент от време, енергията на частиците може да расте така, че да бъде по-голяма от височината на потенциалната бариера и частици могат да бъдат намерени от другата страна на бариерата. Интерпретацията на това явление няма да бъде проникване, а по-скоро виртуален скок над бариерата. Скокът може да е виртуален, но наличието на частиците отвъд препятствието е напълно реално.


 

(За Слънцето , за звездите и Юпитер ще продължа във втората част)

 От тези картинки читателят добива грешна представа за тунелирането. В друга тема бях го обяснил, но не ми се търси.

Обяснението е от класическата теория на светлината на Хюйгенс Френел, която гласи, че всяка точка става център на нова вълна. От сумирането на тези сферични вълни може да се получи плосък вълнов фронт, а назад те да се гасят взаимно. 

Известно е пълното вътрешно отражение във среди с по-висока оптическа плътност. Попадайки в среда с по-ниска оптична плътност, вълната става по-дълга заради по-голямата скорост на светлината. Сферичните вълнички при излизане от стъклото се разсинхронизират по фаза и вместо фронта да продължи в новата среда, те започват да се гасят. Т.е. получава се бариера.  Когато поднесем друго стъкло в близост до първото на по-малко от 1/2 дължина на вълната светлината започва да прониква във второто стъкло, защото на такова разстояние вълничките не са напълно в противофаза, т.е. не са се угасили взаимно. Както бе споменато при  раздалечаване на стъклата ефектът спада експоненциално.

   Вълновото уравнение на Шредингер дава подобна картина, защото е в съгласие с класическата вълнова теория.

Проникване на вълна зад потенциална бариера е възможно когато бариерата стане по тънка от 1/2 дължина на вълната,   даже при вероятностна интерпретация. Амплитудата на вълната, колкото и малка да е, дава някаква вероятност частицата да се окаже зад потенциалната бариера т.е. да предизвика ядрена реакция.  Тази малка вероятност е голям късмет - звездите изгарят за милиарди години. 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 4 часа, Joro-01 said:

Да се включа и аз макар и късно:

http://earthweb.ess.washington.edu/ess-102/FALL12/Lecture14_NuclearFusion.pdf

Четивото е интересно.

Ник, що не даваш тези линков, които ми ги намери в предишната тема? Пусни ги тука. Мисля, че този не е от тях.

Тогава.. Като е толкова малка вероятността за тунелиране, как става така, чевсе пак свети слънцето? :)

 

 

И все пак, Земята се върти!:)

Но "защо" - и за Слънцето, и за Земята - не е ясно!.. Има към стотина хипотези, ама ... закъсват в обяснение когато се навлезе в подробности...

(С хипотезата за непрестанно образуване на обектите - няма проблем в обяснението за: тунелиране, маса, заряд, момент на импулс и др. физични характеристики на вещеви и полеви обекти.

За Слънцето - свети, защото близо до повърхността му има ускорени заредени частици (поглъщали са фотони от ядрените реакции и затова са си променяли скоростта, спрямо себе си), а те - частиците, "рециклирайки" себе си към повърхността, излъчват фотони, които разбъркват околното ЕМПоле, образува се колектив фотони за ЕМВълни, които пък се разпространяват радиално, вкл. и към Земята. "Свети" във всички диапазони на ЕМЛъчения. Но в тоя състав идват и  сравнително слаби "плазмени" обекти към Земята от вещеви частици - протони, електрони евентуално..., неутрони, алфа-частици и др..

Тунелирането дава възможност на протон в ядро да се превръща в неутрон. И когато това се случва "навътре" от повърхността, скоростта на неутроните е малка и вероятността отново да са протон е малка - тоест, разпадът се забавя. Така, като по-тежки, неутроните навлизат все по-дълбоко и отиват към "неутронно ядро". Но пък - преди да потъне, лесно се приближава да протон - става деутерий, съвместен танц с непрестанно сменяне на протона в неутрон и обратно. Така вероятността за захват на втори неутрон се увеличава и става тритий. Той е още по-несиметричен, лесно захваща друго ядро тритий и се превръща в хелиево ядро. "Тайната" - 4 големи обема, са станали 1 обем, който е много по-малък от сумата на обемите преди превръщането. Тоест стана компактно симетрична структура, а обвивките им във вид на фотони - гама и др. - напускат мястото на алфата. Тия къси фотони служат за подложни структури, върху които се образуват частици и съответните превръщания.)

...

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Още когато го научих от Ник, се сетих как става. Реших все пак да си прочета линка (презентацията) за да не давам лош (не за пръв път) пример. Иначе е много добре описано в 9-ти слайд от това, което дадох.

Вероятността два протона да се слеят в ядро чрез тунелиране е много малка - 1 на 8 х 1016 за (всяка) секунда. Тоест са толкова секунди може двата протона да се слеят или пък ако имаме толкова протони означава, че всяка секунда ще имаме сливане. Протонната плътност в ядрото на слънцето е

8 х 1031 p/cm3 , (толкова са протоните в кубичен сантиметър), което значи, че във всеки кубичен сантиметър от ядрото ще протичат примблизително 1015 броя реакции.

Това е краткият отговор и няма нужда даже да се чете много за да се сети човек.

 

Редактирано от Joro-01
"Лош"
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки
Преди 16 часа, Малоум 2 said:

 Тунелирането дава възможност на протон в ядро да се превръща в неутрон.

Това е вярно. Става в атомите, доколкото си спомням. Нуклоните си обменят частици, протонът става неутрон и обратно. Нямаше отношение, ако не мислиш ака - кажи.

 

Преди 18 часа, Exhemus said:

 От тези картинки читателят добива грешна представа за тунелирането. В друга тема бях го обяснил, но не ми се търси.

Обяснението е от класическата теория на светлината на Хюйгенс Френел, която гласи, че всяка точка става център на нова вълна. От сумирането на тези сферични вълни може да се получи плосък вълнов фронт, а назад те да се гасят взаимно. 

Известно е пълното вътрешно отражение във среди с по-висока оптическа плътност. Попадайки в среда с по-ниска оптична плътност, вълната става по-дълга заради по-голямата скорост на светлината. Сферичните вълнички при излизане от стъклото се разсинхронизират по фаза и вместо фронта да продължи в новата среда, те започват да се гасят. Т.е. получава се бариера.  Когато поднесем друго стъкло в близост до първото на по-малко от 1/2 дължина на вълната светлината започва да прониква във второто стъкло, защото на такова разстояние вълничките не са напълно в противофаза, т.е. не са се угасили взаимно. Както бе споменато при  раздалечаване на стъклата ефектът спада експоненциално.

   Вълновото уравнение на Шредингер дава подобна картина, защото е в съгласие с класическата вълнова теория.

Проникване на вълна зад потенциална бариера е възможно когато бариерата стане по тънка от 1/2 дължина на вълната,   даже при вероятностна интерпретация. Амплитудата на вълната, колкото и малка да е, дава някаква вероятност частицата да се окаже зад потенциалната бариера т.е. да предизвика ядрена реакция.  Тази малка вероятност е голям късмет - звездите изгарят за милиарди години. 

 

 Значи мога да направя електрооптичен или акустооптичен модулатор (детайл, който широко се ползва в опроелектрониката, оптична клапа един вид), с две полирани стъклени (или кристални) прластини (вълноводи), така ли? Тоест - примерно за зелен цвят разсточнието помежду им (дебелината на потенциалната бариера) е половин микрометър. Може ли да се направи? :animatedwink:

  Ето затова (какро си описал) инженерите физици работещои по термоядрен синтез знаят че за да е устойчив трябват налягане и температура, като едното може да компенсира другото. Проблемът* е, че при инсталациите с магнитно удържане такива налягания не могат да се постигнат с познатите материали. Очевидно тук на тунелиране не може да се разчита. По тази причина физиците се оптитват да постигнат по-високи температури. При инсталациите с инециялно удържане (микровзривове) мисля, че този проблем почти отсъства.

 

Офтопик:

*За проблема при магнитното удържане - Има предел, който може да се достигне като интензитет на магнитното поле от всръпроводящ соленоид (намотка на електромагнит). Силно поле означава силен (голям) ток по навивките на електромагните. При нормалните електомагнити бариерата е съпротивлението на проводника (соленоида) и голямата мощнст, която трябва да се разсее. Това ги прави енергийно неефективни и неблагоприятни откъм показател мощност/размер.

При свръхпроводниците няма съпртивление и съответно загряване. Там проблемът е друг - достатъно силно магнитно поле може да изключи свръхпроводимото състояние на материала. Тоест ако му се пусне достатъчно голям ток... Може да експлодира заради запасената енергия. Такива съоръжения ги защитават надеждно.

По-долу има снимка (давал съм я)

CERN-cables-p1030764.jpg

 

 

Редактирано от Joro-01
Добавка - Офтопик
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Почти повторих някои от обясненията на Ник. А сега..

Защо не Юпитер? Оказва се, че и за квантовото тунелиране масата има значение - за постигане на нужната плътност. Излиза, че няма достатъчно маса за да стане звезда.. Тaва обаче трябва да се провери с цифрички, а не да остане едно недоказано твърдение - аксиома или постулат. Но приемаме, че е така. "Незапален" газов гигант. Тогава какъв ли е източникът на топлината му? Повърхносттта му е студена, но навътре става много топъл...

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Всъщност във вътрешността на Юпитер протичат слаби, или са протекли вече процесите на тунелно изгаряне на деутерий, и това безспорно има някакъв принос за затоплянето на Юпитер.

http://cds.cern.ch/record/529646/files/0112018.pdf

Топлината на на Юпитер се дължи основно на т.н. "електронна дегенерация" (също квантово явление :)). https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_degeneracy_pressure

https://astronomy.stackexchange.com/questions/15043/why-is-the-core-of-a-gas-giant-supported-by-electron-degeneracy-pressure-instead

/Не самата електронна дегенерация е източникът, тя е вид механизъм, чрез който е запасена топлината/енергията от първоначалния гравитационен колапс на Юпитер/

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
On 8/9/2017 at 10:02, Joro-01 said:

Още когато го научих от Ник, се сетих как става. Реших все пак да си прочета линка (презентацията) за да не давам лош (не за пръв път) пример. Иначе е много добре описано в 9-ти слайд от това, което дадох.

Вероятността два протона да се слеят в ядро чрез тунелиране е много малка - 1 на 8 х 1016 за (всяка) секунда. Тоест са толкова секунди може двата протона да се слеят или пък ако имаме толкова протони означава, че всяка секунда ще имаме сливане. Протонната плътност в ядрото на слънцето е

8 х 1031 p/cm3 , (толкова са протоните в кубичен сантиметър), което значи, че във всеки кубичен сантиметър от ядрото ще протичат примблизително 1015 броя реакции.

Това е краткият отговор и няма нужда даже да се чете много за да се сети човек.

 

Може да се каже и така:  Ако при само един на 1 х 10 28 удара се преминава "над мрежата"/"през бариерата", това и от подчертаното, значи че всеки протон се сблъсква с друг 120 милиарда пъти в секунда ( 1 х 10 28 разделено на 1 на 8 х 1016 е равно на 120 милиарда)

(Скоростта на протоните в горящата част е 500 кm/s , a плътността им е десет пъти тази на оловото)

 

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
On 8/8/2017 at 18:00, Малоум 2 said:

И все пак, Земята се върти!:)

Но "защо" - и за Слънцето, и за Земята - не е ясно!.. Има към стотина хипотези, ама ... закъсват в обяснение когато се навлезе в подробности...

(С хипотезата за непрестанно образуване на обектите - няма проблем в обяснението за: тунелиране, маса, заряд, момент на импулс и др. физични характеристики на вещеви и полеви обекти.

За Слънцето - свети, защото близо до повърхността му има ускорени заредени частици (поглъщали са фотони от ядрените реакции и затова са си променяли скоростта, спрямо себе си), а те - частиците, "рециклирайки" себе си към повърхността, излъчват фотони, които разбъркват околното ЕМПоле, образува се колектив фотони за ЕМВълни, които пък се разпространяват радиално, вкл. и към Земята. "Свети" във всички диапазони на ЕМЛъчения. Но в тоя състав идват и  сравнително слаби "плазмени" обекти към Земята от вещеви частици - протони, електрони евентуално..., неутрони, алфа-частици и др..

Тунелирането дава възможност на протон в ядро да се превръща в неутрон. И когато това се случва "навътре" от повърхността, скоростта на неутроните е малка и вероятността отново да са протон е малка - тоест, разпадът се забавя. Така, като по-тежки, неутроните навлизат все по-дълбоко и отиват към "неутронно ядро". Но пък - преди да потъне, лесно се приближава да протон - става деутерий, съвместен танц с непрестанно сменяне на протона в неутрон и обратно. Така вероятността за захват на втори неутрон се увеличава и става тритий. Той е още по-несиметричен, лесно захваща друго ядро тритий и се превръща в хелиево ядро. "Тайната" - 4 големи обема, са станали 1 обем, който е много по-малък от сумата на обемите преди превръщането. Тоест стана компактно симетрична структура, а обвивките им във вид на фотони - гама и др. - напускат мястото на алфата. Тия къси фотони служат за подложни структури, върху които се образуват частици и съответните превръщания.)

...

В стремежа си да си оригинален  и да надцакаш всички физици, усложняваш и най-дребното нещо и да му вкараваш думи и значения, които не са на място или направо са нон-сенс. Това всичко се описва с една дума "плазма", Плазматата има свойството да емитира фотони, когато високоенергийните йони преминат в по-ниско енергетично състояние...Какви са тези рециклирания към "себе си" (??) Щуротии...

Редактирано от nik1
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
On 8/8/2017 at 11:59, Малоум 2 said:

Не са от нищото фотоните, а от вакуума - по-рано го описвах.)

:) От нищото , значи.. от вакуума

Значи все пак виртуални?

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Пак късно си писал, достойно е за ужажение :)

Позна. Свиването е.:bi::bi::bi:

Механизъм на Келвин-Хелмхолц

 

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 2 часа, Joro-01 said:

Пак късно си писал, достойно е за ужажение :)

Позна. Свиването е.:bi::bi::bi:

Механизъм на Келвин-Хелмхолц

 

++!

Само да добавя и да направя връзките: Ако газът и материята беше конвенционална (т.е ако имахме обикновен газ), обектът щеще да изстива, когато се излъчва енергия навън от обекта, нищо нямаше да се запасява в него. В случаите на дегенерирала материя се получава нещо по-специално: Колкото повече енергия се излъчва, толкова повече обектите се загряват :)

Обяснението е следното: част гравитационата енергия (енергията на свиване, енергията на контракциите) се излъчва, част от нея загрява  централните части на тези нестрандартни обекти, и съотношението на двете енергии е уловно независимо от общата енергия в системата. (при един класически обект нищо нямаше да се запасява и той щеще да изстива - при контракциите той щеще да се загрява, но всичко щеще да излъчва, нищо нямаше да се запасява вътре в него) .Т.е. колкото повече е излъчната енергия, толкова повече (умножено с този коефицент) ще се загрява обектът.
(дегенериралата материя се явява един вид "консерватор": създават се по-здрави връзки, по-компакно състояние, и се постига по-висока температура)

При класическите звезди съотношението е фифти - фифти

https://astro.uni-bonn.de/~nlanger/siu_web/ssescript/new/chapter1-3.pdf

стр 16-та

Цитирай

meaning that the star gets hotter– unlike familiar objects which cool when they lose energy. Therefore a star can be said to have a negative heat capacity. Half the energy liberated by contraction is used for heating the star, the other half is radiated away (има се предивид ако няма вътрешен източник, а действат само гравитацията и контракциите)

 

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Тази половина от енергията дето загрява, по някое време пак трябва да се излъчи топлинно. По пътя естествено фотоните изъчени по този начин ще загряват частиците (ядрата) по пътя им и съответно ще се преизлъчват, макар и вече като по-ниско енергийни. Тоест ако гравитационнното свиване спре - тялото в един момент пак ще истине.

 

Преди 11 часа, nik1 said:

Може да се каже и така:  Ако при само един на 1 х 10 28 удара се преминава "над мрежата"/"през бариерата", това и от подчертаното, значи че всеки протон се сблъсква с друг 120 милиарда пъти в секунда ( 1 х 10 28 разделено на 1 на 8 х 1016 е равно на 120 милиарда)

(Скоростта на протоните в горящата част е 500 кm/s , a плътността им е десет пъти тази на оловото)

 

А как се нарича изминатото разстояние от една частица без да претърпи сблъсък в някаква среда (за газ най-често) ? :)Свободен пробег. Ти знам, че ще го оговориш. По-точно дефиницията е средното разстояние, което може..." - ако трябва да съм по-пунктуален.

 

 Може да е офопик, но обичам да правя връзки, удобно е и за четящите. После като се видя с време ще дм интересни приложение на тунелния ефект в технката, сега се сещам за три. Не питам, Ще ги обясня.

Редактирано от Joro-01
Грешчици...
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител
Преди 1 час, Joro-01 said:

Тази половина от енергията дето загрява, по някое време пак трябва да се излъчи топлинно. По пътя естествено фотоните изъчени по този начин ще загряват частиците (ядрата) по пътя им и съответно ще се преизлъчват, макар и вече като по-ниско енергийни. Тоест ако гравитационнното свиване спре - тялото в един момент пак ще истине.

Така е разбира се, няма спор.

Въпросите са: 1) кога ще спрат контракциите (Юпитер все още се свива с един-два сантиментра на година,т.е 4 милиарда години се свива, и съответно се нагрява) и 2) кога след като спрат контракциите/свиването, тялото ще се cool-не (freez-не) :).

По втория въпрос:  При дегенериралата космическа материя и обекти (изключвам неутронните звезди), топлинния трансфер не се осъществява чрез йони и атоми (както е в редовите звезди), а чрез бързи електрони, които имат много голям свободен пробег; за разлика от този на йоните и атомите в редовите звезди Резултатът е:

Цитирай

The energy leaks out slowly and the object cools gradually over billion of years

:)

 

Link to comment
Share on other sites

Напиши мнение

Може да публикувате сега и да се регистрирате по-късно. Ако вече имате акаунт, влезте от ТУК , за да публикувате.

Guest
Напиши ново мнение...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Зареждане...

За нас

Вече 15 години "Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

 

За контакти:

×
×
  • Create New...