Kvantum alagút - Élet az Edge

Tól 1. fejezet, meg kell emlékezni, hogy kvantum alagút - a folyamat, amely részecskék legyőzni leküzdhetetlen akadályok az egyszerű, amellyel a hang áthalad a falakon. Kvantum alagút-ben nyitották meg 1926-ban a német fizikus Friedrich Hund és nem sokkal később már sikerrel használták George Gamow, Ronald Gurney és Edward Condon megmagyarázni a koncepció a radioaktív bomlás, és mind a hárman alkalmazott ugyanabban az időben, miközben egy új matematikai kvantummechanika. Kvantum alagút vált az egyik legfontosabb fogalmak a nukleáris fizika, majd később széles körben használják az anyagtudomány és a kémia. Mint már mondottuk, ez a hatás nagyon fontos a földi élet, mert hála neki, egy pár pozitív töltésű hidrogén atommag a Nap belsejében, összeolvadnak, és ezzel elindítja a folyamat az átalakítás a hidrogén héliummá, amelyben közlemény hatalmas mennyiségű napenergia. Mégis, egészen a közelmúltig, senki sem képzelte, hogy a kvantum alagút van valami köze a lezajló folyamatok az élő anyag.

Kvantum alagút lehet értelmezni, mint egy módszert, amellyel a részecskék kezdetben egyik oldalán az akadály esik a másik oldalon, a józan ész azt diktálja, hogy ez a módszer nem lehetséges. A „gát”, azt jelenti, fizikailag erősek (anélkül, hogy a szükséges energia mennyiségét) föld tér - olyasmi, mint egy erőtér sci-fi. Az ilyen barrier lehet egy keskeny része a szigetelőanyag elválasztó a vezetékek, vagy üres teret, mint például a távolság a két enzim a légzési láncban. Ez is valami, az energia „hegy”, amit a fent leírt, és korlátozza a sebességet a kémiai reakciók (lásd. Ábra. 3.1). Képzeljünk el egy labdát, ami felnyomta a lejtőn egy kis domb. Ahhoz, hogy a labda jött a tetejére, majd legurult a lejtőn a másikra, meg kell nyomni elég keményen. Megy fel a lejtőn, a labda lassú mozgás és anélkül, hogy a szükséges mennyiségű energiát (amelyet egy kellően erős meghajtó) csak megáll, és tolja vissza, ahol volt tolni. Szerint a klasszikus newtoni mechanika, az egyetlen módja, hogy a labdát, hogy felszámolja a gát formájában a domb tetején van, hogy ez elég energiát, hogy megoldja ezt „energia” a tetején. De ha hozná a labda felé fordult, mondjuk, egy elektron, és a domb lenne akadálya a taszító energia lenne a valószínűsége, hogy az elektron lenne legyőzni ezt az akadályt a hullámok formájában, megnyitva az alternatív és hatékony módon. Ez a kvantum alagút (ábra. 3.5).

Ábra. 3.5. Kvantum alagút révén az energia táj

Fontos jellemzője a kvantum világ, hogy a könnyebb részecskék, annál könnyebben legyőzi az energia gáton. Következésképpen nincs semmi meglepő abban, hogy amint világossá vált, hogy ez a folyamat - egy gyakori jelenség az atomon belüli világban, a tudósok hamar rájöttek, hogy a leggyakoribb a kvantum világ, vagyis alagút elektronok, mert nagyon könnyű elemi részecskék. Elektron emisszió a fém az elektromos mező által leírták a késői 1920-as években éppen például alagút hatás. Kvantum alagút és megmagyarázni, hogy miért radioaktív bomlás: a nucleus bizonyos atomok, mint például az urán, hirtelen bocsátanak ki részecske. Ez a példa az első sikeres alkalmazása a kvantummechanika a problémák megoldása érdekében a nukleáris fizika. A modern kémia is részletesen kvantum alagút elektronok, protonok (hidrogén atommag), és még több nehéz atomot.

Fontos jellemzője a kvantum alagút van a függőség (mint sok más kvantum jelenségek) a hullám az anyag természetétől részecskéket. Azonban, a test, amely egy nagy számú részecske, amely szükséges, hogy leküzdeni a sorompó kell fenntartani egy olyan környezet, amelyben szempontból a hullám minden összetevőjének, hogy illeszkedjenek egymáshoz (például, hogy megfeleljen a hullámhossz). Más szóval, a szervezet kell, hogy legyen, amit akar hívni egy koherens rendszert, vagy egyszerűen a rendszer működik „kórusban”. Dekoherencia egy olyan eljárást ismertet, amely a beállított kvantum hullám gyorsan fogy a teljes sebesség, és zavarják a teljes koherens viselkedést, megfosztva a szervezet képességét, hogy kvantum alagút. A részecske is részt vehetnek a kvantum alagút csak akkor, ha megőrzi a hullám tulajdonságokat leküzdéséhez szükséges a gáton. Ezért nagy tárgyak, mint például a futball-labdák, nem jellemző, hogy kvantum alagút: ők állnak billió tartalmaz, és a viselkedését a hullám, amelynek tulajdonságai lehetetlen koordinálni, és kapcsolja be a koherens rendszert.

Szerint a kvantum életszínvonal sejtek ők is nagy tárgyak, így első ránézésre a lehetőséget kvantum alagút a meleg és nedves környezetében élő sejtek, ahol az atomok és molekulák véletlenszerűen mozog a fő, úgy tűnik hihetetlen. Azonban, mint láttuk, a belső szerkezete az enzim eltér a rendezetlen környezet a sejt: a mozgása a részecskék meglehetősen jól fel dance, válogatós, mint egy összetörni. Nézzük, hogy milyen fontos ez a koreográfia részecskék az élet.