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Tunneleffekt

Thema erstellt von Träumer 
Beiträge: 4, Mitglied seit vor 4 Wochen
Hallo

Könnte es sein, dass wir beim Tunneleffekt in Zukunft ganz verschiedene Durchlaufzeiten und somit von aussen betrachtet unterschiedliche Durchlaufgeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Bedingungen, Materialien beobachten werden?

Man sagt doch dass ein Quant mit zu wenig Energie eine Potentialbarriere, die viel Energie fürs passieren benötigt, eigentlich nicht überwinden könnte, wenn es nicht den Tunneleffekt gäbe. Könnte es irgendwie sein, dass der Potentialunterschied zwischen dem durchlaufenden Quant und der Potentialbarriere einen Anhaltspunkt für die Durchlaufgeschwindigkeit geben?

mfg
Träumer
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Claus (Moderator)
Beiträge: 2.273, Mitglied seit 14 Jahren
Ich vermute eher, dass der Potenzialunterschied mit der Wahrscheinlichkeit des Tunnelns korreliert und dass das Tunneln selbst instantan erfolgt.

Die nach dem Tunneln gemessene Geschwindigkeit des Teilchens wäre dann die Durchschnittsgeschwindigkeit aus der Geschwindigkeit, die das Teilchen auf seinem klassisch zurückgelegten dem Weg hatte und derjenigen "Zeitersparnis", die sich aus der instantanen Tunnelung über die jeweils (zeitlos) überwundene Tunnelstrecke ergibt.
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Beiträge: 4, Mitglied seit vor 4 Wochen
Lieber Claus

Danke für Deine Einschätzung. Ich werde die Forschung um den Tunneleffekt weiter mit verfolgen...

Noch habe ich offene Fragen: Vor 10 Jahren habe ich gelernt, dass es keine schnellere Informationsübertragung als Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gibt. Der Tunneleffekt scheint diesem Grundsatz die Absolutheit zu entziehen. Was denkt Ihr, wird es irgendwann möglich sein, diesen Speed der Informationsübertragung beim Durchtunneln auf grösseres zu übertragen? Oder bleibt die Welt der Quanten eine Nische mit abgeschotteten Regeln?

mfg
Träumer
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Beiträge: 1.050, Mitglied seit 8 Jahren
Hallo Träumer,
Träumer schrieb in Beitrag Nr. 2366-3:
Danke für Deine Einschätzung. Ich werde die Forschung um den Tunneleffekt weiter mit verfolgen...
Siehe auch Superluminares Tunneln bei Wikipedia.


Träumer schrieb in Beitrag Nr. 2366-3:
der bleibt die Welt der Quanten eine Nische mit abgeschotteten Regeln?
Ich halte Überlichtgeschwindigkeit grundsätzlich für möglich als Überlagerung zweier (oder mehrerer) Bezugssysteme mit unterschiedlichen (totalen) Energieniveaus.
Es gibt mehrere kosmologische Theorien zur variabler Lichtgeschwindigkeit, die sich nicht nur auf die Welt der Quanten beschränken.
Ergänzung: Die Rotverschiebung kann auch als Resultat einer veränderlichen LG interpretiert werden.
Es gibt natürlich dafür auch andere Interpretationen, wie die von Roger Penrose (seit 6.12.2020 Nobelpreisträger), als s.g. "mitbewegte Entfernung", das heißt als veränderlicher mathematischer Maßstab.


Gruß, Otto
P.S.: Ich bin einige Tage nicht erreichbar und kann deshalb die folgende Diskussion im Forum nicht verfolgen.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Otto am 25.08.2021 um 16:01 Uhr.
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Beiträge: 4, Mitglied seit vor 4 Wochen
Hallo zusammen

Wenn man davon ausgeht, dass bei der Durchtunnelung wirklich Überlichtgeschwindigkeiten erreichten werden und im Atömchen keine Raumkrümmung vorherrscht, die die kurze Durchlaufzeit von tunnelnden Wellenpaketen über Abkürzungen erklären, dann braucht es eigene Formeln für überlagerte Zustände mit Potentialunterschied. Denn die Formel E = mc² sagt aus, dass es immer mehr Energie braucht, je höher die Geschwindigkeit ist und zwar überproportional... Aber man steckt ja nicht so viel Energie hinein bei den Experimenten zur Durchtunnelung.

Ich frage mich auch, wenn Licht von der Luft ins Wasser geht und die Geschwindigkeit des Lichts instantan abnimmt, müsste doch gemäss der Energieformel Energie frei werden? Tut es dies auch? Wenn nicht, frage ich mich, ob Licht nicht einfach immer eine bestimmte Geschwindigkeit einer Umgebung (zB. Vakuum, Luft, Wasser, Wand beim Durchtunneln) annimmt, ohne das Energie frei gesetzt wird oder aufgenommen wird bei den Grenzüberschreitungen dieser Räume von zum Beispiel Luft ins Wasser...

Das Licht ist auch nicht immer zwingend der Maximalspeed einer Umgebung (siehe Tscherenkow Strahlung)...

Ansonsten ist klar, dass z.B. beim Auto mehr Energie aufgewendet werden muss, je schneller das Auto fährt...und das im Quadrat der Geschwindigkeit...

mfg
Träumer
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Beiträge: 1.404, Mitglied seit 13 Jahren
Hallo Träumer,

Träumer schrieb in Beitrag Nr. 2366-5:
Wenn man davon ausgeht, dass bei der Durchtunnelung wirklich Überlichtgeschwindigkeiten erreichten werden . . .

bei dieser Betachtung wird von der Klassischen Mechanik ausgegangen.
In der KM, und somit auch aus Sicht der Relativitätstheorien, ist ein Teilchen etwas, was sich zu jedem Zeitpunkt an einem bestimmten Ort befindet
und sich auf Bahnen durch den Raum bewegt.

In der Quantenmechanik hingegen stellt ein Teilchen eine Anregung eines omnipresänten Quantenfeldes dar
oder wird (noch abstrakter) als kollabierende Wellenfunktion bezeichnet.
Teilchen besitzen keinen bestimmten Ort, sondern manifestieren sich erst bei einer Messung/Wechselwirkung.

Der Tunneleffekt lässt sich nur quantenmechanisch beschreiben,
und zwar durch die Schrödingergleichung.
Die Schrödingergleichung beschreibt den Quantenzustand und/oder deren zeitliche Entwicklung eines Teilchens.
Das Ergebnis der SGL ist eine Wellenfunktion, deren Amplitudenquadrat als Wahrscheinlichkeitsdichte interpretiert wird.
Sie gibt die Wahrscheinlichkeit an, ein Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden.
Das Interferenzmuster beim Doppelspalt z.B. zeigt ein Abbild der Wellenfunktion.
Das Interferenzmuster stellt sich auch ein, wenn einzelne Teilchen zeitlich nacheinander auf den Doppelspalt "gechossen" werden.

Die Wellenfunktion ist auch jenseits einer Potenzialbarriere ungleich Null und sagt somit auch dort messbare Teilchen voraus.
Das heißt aber nicht, dass sich die Teilchen von A nch B mit Überlichtgeschwindigkeit dorthin bewegt hätten;
sie manifestiert sich dort zum Zeitpunkt einer Messung.
Die Lichtgeschwindigkeit kommt in der SGL nicht vor.

Man kann in der QM nicht davon ausgehen, wenn man ein Teilchen an einem bestiimmten Ort gemessen hat,
dass es sich auch ohne Messung dort befunden hätte.

mfg
okotombrok
Signatur:
"Der Kopf ist rund, damit die Gedanken die Richtung wechseln können"
(Francis Picabia)
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Beiträge: 1.404, Mitglied seit 13 Jahren
Träumer schrieb in Beitrag Nr. 2366-5:
Ich frage mich auch, wenn Licht von der Luft ins Wasser geht und die Geschwindigkeit des Lichts instantan abnimmt, müsste doch gemäss der Energieformel Energie frei werden?

Die Energie eines Photons setzt sich zusammen aus der Frequenz f und dem Planck'schen Wirkungsquantum h.
Beides ändert sich auch unter Wasser nicht.
EPhoton = h·f


Mit der Formel E = mc2 ist die Ruheenergie eines Teilchens gemeint.
Die Lichtgeschwindigkeit c stellt hier nur eine Proportionlitätskonstante zwischen Masse und Energie dar.
Damit ist immer die Vakuumlichtgeschwindigkeit c gemeint.

Die Lichtgeschwindigkeit c muss eine Konstante sein, da sie sich aus zwei anderen Konstanten zusammensetzt:
Aus der elektrischen Felkonstante ε0 und der magnetischen Feldkonstante µ0.
c = (ε0·µ0)-0,5
Beide beziehen sich auf das Vakuum. Im Wasser z.B. besitzen diese Konstanten andere Werte.
Aus dem Grund messen wir für das Licht im Wasser eine kleinere Ausbreitungsgeschwindigkeit.

mfg
okotombrok
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"Der Kopf ist rund, damit die Gedanken die Richtung wechseln können"
(Francis Picabia)
Beitrag zuletzt bearbeitet von Okotombrok am 15.09.2021 um 00:54 Uhr.
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