ടണലിങ് (ഇലക്ട്രോണികം)

കടന്നു പോകാൻ പ്രഥമദൃഷ്ട്യാ പ്രയാസമുള്ള ഊർജ രോധകങ്ങളെ (energy barriers) സൂക്ഷ്മകണികകൾ വേധനം ചെയ്ത് പുറത്തുവരുന്ന ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്ര പ്രതിഭാസമാണിത്. രോധകവേധനം (barrier penetration) എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ഒരു ഏകമാന പൊട്ടൻഷ്യൽ കിണറിൽ (1-D potential well) E ഊർജ്ജം ഉള്ള ഒരു സൂക്ഷ്മകണിക സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്ന് സങ്കൽപിക്കുക. കിണറിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ വേധനത്തിന്റെ ഉയരം/മൂല്യം (height of the potential barrier) V0 ആണെങ്കിൽ ക്ലാസിക്കൽ ബലതന്ത്രപ്രകാരം V0യെ അപേക്ഷിച്ച് E ഉയർന്നിരുന്നാൽ മാത്രമേ കണികയ്ക്കു പുറത്തുവരാനാകു; മറിച്ചാണെങ്കിൽ കണിക കിണറിനുള്ളിൽ ത്തന്നെ (C) അനന്തമായി കിടക്കും. എന്നാൽ ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രപ്രകാരം V0 യെക്കാൾ E കുറഞ്ഞിരുന്നാലും കണികയ്ക്കു കിണറിനു പുറത്തേക്കു വരാനാകും; ഇതിനുള്ള സംഭാവ്യത E യുടെ മൂല്യത്തിനനുസരിച്ച് മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുമെന്നു മാത്രം. E,V0എന്നിവ തമ്മിലുള്ള അന്തരം വളരെക്കുറഞ്ഞു വരുന്ന സന്ദർഭങ്ങളിൽ ടണലിങിനുള്ള സംഭാവ്യത പരമാവധിയായിരിക്കും. ടണൽ ചെയ്ത് പുറത്തുവരുന്ന കണികയുടെ ഊർജ്ജം E തന്നെയായിരിക്കുകയും ചെയ്യും.

ആമുഖം

ഉയരമുള്ള മലമുകളിലേക്ക് അതിന്റെ ചരിവിലൂടെ ഒരുപന്തുരുട്ടി വിട്ടാൽ പന്തിന്റെ സ്ഥാനംകൊണ്ട് അതിന് ലഭിക്കുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഊർജ്ജം പന്തിന്റെ മൊത്തം ഊർജ്ജത്തോടു തുല്യമാകുന്നതുവരെ പന്ത് മലമുകളിലേക്കുരുണ്ടു നീങ്ങുന്നു. ഊർജങ്ങൾ തുല്യമായാലുടൻ പന്ത് തിരിച്ചു പുറപ്പെട്ട സ്ഥാനത്തെ ലക്ഷ്യമാക്കി കീഴ്പ്പോട്ടുരുണ്ടു തുടങ്ങും. പന്തിന് മല കടന്ന് മറു വശത്തേക്കു പോകണമെങ്കിൽ മലമുകളിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഊർജ്ജത്തെ തരണം ചെയ്യാനുള്ള ഊർജ്ജം ലഭ്യമാവണം; അല്ലാതെ ഇടയ്ക്കുവച്ച് മല തുരന്ന് പന്തിന് മറുഭാഗത്തേക്കു പോകാനാവില്ല. ഈ ക്ലാസിക്കൽ സമീപനരീതിയെ അപേക്ഷിച്ച് തികച്ചും വിഭിന്നമാണ് ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രസമീപനം. ഇതുപ്രകാരം പന്തിന് മല തുരന്ന് മറുവശത്തേക്കും വേണമെങ്കിൽ പോകാം. അതിനുള്ള സംഭാവ്യത വളരെ ചെറുതാ ണെങ്കിലും പൂജ്യമല്ല. പദാർഥത്തിന്റെ മാനങ്ങൾ വർധിക്കുന്തോറുമോ അതിനെ നഗ്നനേത്രങ്ങളാൽ എളുപ്പത്തിൽ കാണാനാവുന്തോറുമോ പ്രസ്തുത സംഭാവ്യതയുടെ അളവ് കുറഞ്ഞു വരുന്നു. മറിച്ച് സൂക്ഷ്മാതീതമാനങ്ങളാണ് പദാർഥത്തിനെങ്കിൽ (ഉദാ: ആൽഫാ കണികകൾ, ന്യക്ലിയോണുകൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ) ടണലിങ് സംഭാവ്യത വളരെ ഉയർന്നതായിരിക്കും.

ചരിത്രം

ടണലിങ് പ്രതിഭാസത്തിലേക്ക് ശ്രദ്ധയാകർഷിച്ച പ്രഥമ സംഭവം ആൽഫാ കണികാ റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റിയാണ്. അണുകേന്ദ്ര ബലത്തെ അതിജീവിച്ചു പുറത്തുവരുന്ന ആൽഫാ കണികകളുടെ ഊർജ്ജം അണുകേന്ദ്ര ബലത്തെ അപേക്ഷിച്ച് തുലോം ചെറുതാണ്. അതുപോലെ എല്ലാത്തരം ആൽഫാ ഉത്സർജനങ്ങളുടേയും ഊർജ്ജം 2-8 മെഗ ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട് പരിധിയിൽപ്പെടുമ്പോൾ പ്രസ്തുത ഉത്സർജനത്തിന് ജന്മം നൽകുന്ന അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ ആയുർദൈർഘ്യത്തിന്റെ മൂല്യം 1011 വർഷം- 10-6സെ. പരിധിയിലാണ് വരുന്നത്; അതായത് 4 മടങ്ങ് ഊർജവ്യത്യാസം 1024 മടങ്ങ് ആയുർദൈർഘ്യ വ്യതിയാനം സൃഷ്ടി ക്കുന്നു. ഇത്തരം പ്രതിഭാസങ്ങൾ വിശദമാക്കാൻ ടണലിങ് സിദ്ധാന്തത്തിനേ കഴിയുകയുള്ളു.

പ്രായോഗിക തലത്തിൽ

ടണലിങ് പ്രതിഭാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പ്രവർത്തിച്ച് പ്രതലങ്ങളുടെ സ്ഥാനീയ ചാലകത മാപനം ചെയ്യാനുപയോഗിക്കുന്ന ഒരുപകരണമാണ് സ്കാനിങ് ടണലിങ് സൂക്ഷ്മദർശിനി (STM). സൂക്ഷ്മദർശിനിയെ ഒരു പ്രതലത്തിലൂടെ ചലിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഉപകരണത്തിലെ ടണലിങ് ധാരയിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന വ്യത്യാസത്തെ വിശകലനം ചെയ്യുകവഴി പ്രതലത്തിന്റെ കണികാ ഘടനയെ വ്യക്തമാക്കുന്ന പ്രതല ടൊപോഗ്രാഫിക്ക് പ്രതിബിംബം മെനഞ്ഞെടുക്കാനാകും

അധിക വായനക്ക്

N. Fröman and P.-O. Fröman (1965). JWKB Approximation: Contributions to the Theory. Amsterdam: North-Holland.
Razavy, Mohsen (2003). Quantum Theory of Tunneling. World Scientific. ISBN 981-238-019-1.
Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X.
James Binney and Skinner, D. (2010). The Physics of Quantum Mechanics: An Introduction (3rd ed.). Cappella Archive. ISBN 1-902918-51-7.
Liboff, Richard L. (2002). Introductory Quantum Mechanics. Addison-Wesley. ISBN 0-8053-8714-5.
Vilenkin, Alexander; Vilenkin, Alexander; Winitzki, Serge (2003). "Particle creation in a tunneling universe". Physical Review D. 68 (2): 023520. arXiv:gr-qc/0210034. Bibcode:2003PhRvD..68b3520H. doi:10.1103/PhysRevD.68.023520.

അവലംബം

പുറം കണ്ണികൾ

കടപ്പാട്: കേരള സർക്കാർ ഗ്നൂ സ്വതന്ത്ര പ്രസിദ്ധീകരണാനുമതി പ്രകാരം ഓൺലൈനിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച മലയാളം സർ‌വ്വവിജ്ഞാനകോശത്തിലെ (ഇലക്ട്രോണികം) ടണലിങ് (ഇലക്ട്രോണികം) എന്ന ലേഖനത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം ഈ ലേഖനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. വിക്കിപീഡിയയിലേക്ക് പകർത്തിയതിന് ശേഷം പ്രസ്തുത ഉള്ളടക്കത്തിന് സാരമായ മാറ്റങ്ങൾ വന്നിട്ടുണ്ടാകാം.