在量子力學(xué)里,量子隧穿效應(yīng)(Quantum tunneling effect)指的是,像電子等微觀粒子能夠穿入或穿越位勢(shì)壘的量子行為,盡管位勢(shì)壘的高度大于粒子的總能量。在經(jīng)典力學(xué)里,這是不可能發(fā)生的,但使用量子力學(xué)理論卻可以給出合理解釋。
要想從理論上解析隧穿效應(yīng),必須確定基本粒子及基本粒子的性質(zhì)?;玖W邮窍嗷ダ@轉(zhuǎn)的兩個(gè)半元電荷,遵循的規(guī)律是M^2R=Q,其中,M是基本粒子的質(zhì)量、R是基本粒子的空間半徑、Q是常數(shù)。其它所謂的基本粒子都是由基本粒子組合而成的,并且單獨(dú)的半元電荷不能獨(dú)立存在,所以基本粒子存在三種形式:正元電荷基本粒子、負(fù)元電荷基本粒子和中性基本粒子,我的這一觀點(diǎn)被美國(guó)物理學(xué)會(huì)2022年冬季學(xué)術(shù)交流會(huì)錄用,錄用截圖摘要如下:
從基本粒子的組成規(guī)律我們可以知道:基本粒子的質(zhì)量、半徑是可變的,這一觀點(diǎn)非常重要,尤其是基本粒子的質(zhì)量可變更為重要,它是微觀量子隧穿效應(yīng)的重要原因。
根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc^2可知,質(zhì)量的損失必然生成能量,由于基本粒子的質(zhì)量可變,如果基本粒子的質(zhì)量變小,即基本粒子的質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量必然生成能量,生成的能量瞬間傳遞給質(zhì)量變小的基本粒子,質(zhì)量變小的基本粒子能量瞬間增大,并且質(zhì)量減小,這樣的基本粒子必然能夠穿入或穿越位勢(shì)壘,形成隧穿效應(yīng),反之亦然。
隧穿效應(yīng)的本質(zhì)是基本粒子可以自己改變自己的能量,使基本粒子自身的能量變大或變小。非基本粒子由基本粒子組成,當(dāng)然也可以改變自身質(zhì)量的大小,但是改變的非常有限。根據(jù)我發(fā)現(xiàn)的基本粒子的組成及規(guī)律推測(cè),電子是負(fù)元電荷基本粒子,應(yīng)該是現(xiàn)有認(rèn)知的微觀量子最容易發(fā)生隧穿效應(yīng)的量子。其它量子都是由基本粒子組成的,質(zhì)量遠(yuǎn)大于基本粒子的質(zhì)量,例如質(zhì)子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的1836倍,也就是說(shuō),質(zhì)子大約由1836個(gè)基本粒子組成,存在于質(zhì)子內(nèi)部的個(gè)別基本粒子質(zhì)量發(fā)生變化,生成的能量很難使質(zhì)子的能量發(fā)生較大的變化,所以質(zhì)子發(fā)生隧穿效應(yīng)的概率遠(yuǎn)小于電子發(fā)生隧穿效應(yīng)的概率。像質(zhì)子質(zhì)量大小的量子發(fā)生隧穿效應(yīng)必須是組成它的基本粒子較多數(shù)量的基本粒子質(zhì)量同時(shí)變小或同時(shí)變大,才有可能發(fā)生隧穿效應(yīng)。
由于基本粒子的質(zhì)量越小,半徑越大,基本粒子在傳播的過(guò)程中波長(zhǎng)也越大,依據(jù)此結(jié)論可以推測(cè):量子力學(xué)中,粒子的波動(dòng)性越顯著,隧穿概率越大?。電子的德布羅意波長(zhǎng)較長(zhǎng),在微觀尺度下波動(dòng)性更突出,使其更容易以波的形式“滲透”勢(shì)壘,同樣可以得出,電子形成隧穿效應(yīng)的概率較高。
對(duì)于宏觀物體,組成宏觀物體的基本粒子質(zhì)量的變化,甚至基本粒子直接輻射到外部空間都不會(huì)引起宏觀物體能量的明顯變化,所以隧穿效應(yīng)在經(jīng)典力學(xué)里,這是不可能發(fā)生的。
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