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揭示解析隧穿效应的本质

(2025-04-16 20:56:24)
分类: 物理理论

在量子力学里,量子隧穿效应(Quantum tunneling effect)指的是,像电子等微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,尽管位势垒的高度大于粒子的总能量。在经典力学里,这是不可能发生的,但使用量子力学理论却可以给出合理解释

要想从理论上解析隧穿效应,必须确定基本粒子及基本粒子的性质。基本粒子是相互绕转的半元电荷,遵循的规律是M^2R=Q,其中,M是基本粒子的质量、R是基本粒子的空间半径、Q是常数。其它所谓的基本粒子都是由基本粒子组合而成的,并且单独的半元电荷不能独立存在,所以基本粒子存在三种形式:正元电荷基本粒子、负元电荷基本粒子和中性基本粒子,我的这一观点被美国物理学会2022年冬季学术交流会录用,录用截图摘要如下:

揭示解析隧穿效应的本质

从基本粒子的组成规律我们可以知道:基本粒子的质量、半径是可变的,这一观点非常重要,尤其是基本粒子的质量可变更为重要,它是微观量子隧穿效应的重要原因。

根据爱因斯坦质能方程E=mc^2可知,质量的损失必然生成能量,由于基本粒子的质量可变,如果基本粒子的质量变小,即基本粒子的质量亏损,亏损的质量必然生成能量,生成的能量瞬间传递给质量变小的基本粒子,质量变小的基本粒子能量瞬间增大,并且质量减小,这样的基本粒子必然能够穿入或穿越位势垒,形成隧穿效应,反之亦然。

隧穿效应的本质是基本粒子可以自己改变自己的能量,使基本粒子自身的能量变大或变小。非基本粒子由基本粒子组成,当然也可以改变自身质量的大小,但是改变的非常有限。根据我发现的基本粒子的组成及规律推测,电子是负元电荷基本粒子,应该是现有认知的微观量子最容易发生隧穿效应的量子。其它量子都是由基本粒子组成的,质量远大于基本粒子的质量,例如质子的质量是电子质量的1836倍,也就是说,质子大约由1836个基本粒子组成,存在于质子内部的个别基本粒子质量发生变化,生成的能量很难使质子的能量发生较大的变化,所以质子发生隧穿效应的概率远小于电子发生隧穿效应的概率。像质子质量大小的量子发生隧穿效应必须是组成它的基本粒子较多数量的基本粒子质量同时变小或同时变大,才有可能发生隧穿效应。

由于基本粒子的质量越小,半径越大,基本粒子在传播的过程中波长也越大,依据此结论可以推测:量子力学中,粒子的波动性越显著,隧穿概率越大。电子的德布罗意波长较长,在微观尺度下波动性更突出,使其更容易以波的形式渗透势垒,同样可以得出,电子形成隧穿效应的概率较高

 

对于宏观物体,组成宏观物体的基本粒子质量的变化,甚至基本粒子直接辐射到外部空间都不会引起宏观物体能量的明显变化,所以隧穿效应在经典力学里,这是不可能发生的

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