אחת מהתופעות המוסברות על ידי הפיזיקה הקוונטית, היא ההסתברות של חלקיק להתקיים בכמה מקומות שונים. עקרון אי הוודאות אומר שלא ניתן לדעת גם את מיקומו וגם את מהירותו (דהיינו מיקומו העתידי) של חלקיק, על כן ניתן לחשב את שלל המקומות שהוא יכול להמצא בהם ואת ההסתברות לכך. תורת הפיזיקה הקוונטית טוענת כי גם אם יש מחסום ממשי בין אם מחסום פיסי או מחסום אנרגיתי, החלקיק יוכל בהסתברות מסויימת להמצא מעבר לו. לתופעת המעבר מעבר למחסום קוראים מנהור קוונטי (quantum tunneling).תופעה זו איננה תיאורטית, וניתן לראות דוגמא מוחשית מאוד שלה בשמש. תהליך ההיתוך המתרחש בה מתרחש הודות לתופעת המנהור הקוונטי. הסרטון שלפנינו מביר את התופעה ואת יישומה בהיתוך הגרעיני בשמש.
 

סרטון זה נלקח הינו חלק מפרוייקט the tabletop explainer של דר' דיוויד קלרוסו
לכניסה לאתר לחצו כאן
הכתוביות נכתבו בידי צוות אתר דוידסון אונליין
We would like to thank Dr. David Colarusso for his help.

 

 

מאת: ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

8 תגובות

  • יעקב שקד

    לא מינהור ולא נעליים.

    כן, זה אופייני לאנשי מדע בבואם להסביר הבלים שנוצרו על ידי אנשים ילדותיים ב"איזור הדימדומים" של המדע, היכן שהגבולות בין מדע ודת מיטשטשים ומתמסמסים. דוגמה נאה ל"הסברים" מהסוג הזה, שהם כמעט ייחודיים לתחומים המפוקפקים של 'תיאוריית הקוָאנטים', היא הסרטון שהובא כאן תחת התיאור היומרני: "הסרטון שלפנינו מסביר את התופעה ואת יישומה בהיתוך הגרעיני בשמש." זהו כמובן שקר, שהכותב סומך על כך שהקוראים בתמימותם לא יעלו עליו. הסרטון הזה לא מסביר דבר. הסרטון הזה פשוט קובע ש"ככה זה!" ומי שלא מוצא חן בעיניו יכול.... אתה הקורא/צופה התמים שאין לו בסיס מדעי מוצק וביטחון עצמי עוד יותר מוצק, אפילו לא שם לב לכך שעבדו עליך. אתה הקורא/צופה התמים שאין לו בסיס מדעי מוצק וביטחון עצמי עוד יותר מוצק, תמצא את השקרים האלה והולכות-שולל כאלו - בשפע מעליב ב"הסברים", "הדגמות", "דוגמאות" ו"הוכחות" במרחבים ההזויים של 'תורת הקוָאנטים', שבהם חיים ומשוטטים מומחי הקואנטים. זיכרו, בבסיס הטוב של ידע והבנה צריכים להיות חוסר-אמון וחוסר אמונה. אל תקבלו דברי הבל כנכונים רק מפני שאיזה "מומחה" אמר אותם בפנים רציניות. זה לא ש'תיאוריית הקוָאנטים' שגוייה. לא! זה זה שהיא מספקת לכלמיני מוחות קודחים כר כמעט חסר גבולות להשתולל כמו זאטוטים שבודקים גבולות. כך נולדו ממזרים כמו "מינהור קוָאנטי", "שזירה קוָאנטית", "מחשב קוָאנטי" ועוד - בקיצור כל אחד יכול! זרוק איזה קישקוש שבא לך, אבל הוסף אחריו בפנים רציניות את מילת הג'וקר "קוָאנטי", והנה אתה איש מדע דגול. אל חשש, איש לא ינסה להוכיח שמה שאמרת הוא קישקוש, ואם ינסה לא יצליח. אל חשש, "מדענים" מן הסוג הזה מדברים זה עם זה בפנים רציניות לגמרי וזורקים את הקישקושים האלה שאין להם שחר, מתוך ביטחון גמור שגם לשומע אין מושג מהחיים שלו כשמדובר בזה. שייקספיר הגדול כבר תיאר מצב דבילי כזה בסונט 138 המקסים שלו:
    "וְכָך אֲנִי לָהּ מְשַׁקֵּר וְגַם הִיא לִי
    וּשְׁנֵינוּ יוּהֲרָה אַך, הֶבֶל הֲבָלִי."
    (תרגם, יעקב שקד) אז, "מדענים" מביאים "הוכחות" שאינן הוכחות, ו"הסברים" שאינם הסברים, ואין מי שימחה כנגדם. כי גם גדולי ה"מומחים" ב'תורת הקוָאנטים' חיים באיזור דימדומים מדעי ולא מבינים מהחיים שלהם חלק גדול מהדברים! ואם נחזור לסרטון "ההסברה" שאמור להסביר את תופעת המינהור ולהוכיח את תקפותה, אין טעם להתלונן כנגד התיאור השיקרי ולשאול למה אין בו מה שהכותב טוען שיש בו, כי יתכן שהתשובה תהיה כמו זאת שהורה שלא יודע גוער בילד ששואל שאלות: "ככה זה! טוב לך?" זאת ועוד, במה משתמשים כדוגמה? בכדור טניס. כמה נוח ו"משכנע". אפילו תינוק מבין שכדור טניס לא יוכל לעבור דרך קיר. אלא שלדוגמה מוליכת-השולל הזאת אין אפילו קשר דימיוני למה שהם טוענים. כן, כדור טניס המוטח בבקיר אבן אין לו דרך לעבור. אבל חלקיק ה"מוטח" אל מחסום פיזי, זקוק לנס בכדי לא לעבור!! בתחום הזעיר של החלקיקים אין בכלל דבר כמו קיר או חומה או מחסום פיזי. אפילו "מדעני ההבלים" יודעים שהחומר, הנראה בעולם המאקרוסקופי צפוף ואטום ומוצק, הוא רק מראה העיניים של מה שבעולם התת-מיקרוסקפי הוא כמעט לגמרי רִיק! המרחקים בין החלקיקים בעולם התת-מיקרוסקופי הם ע-צ-ו-מ-י-ם ביחס לגודלם הממשי, לפיכך אין כמעט מצב שחלקיק לא יוכל לעבור מבעד ל"מחסום פיזי" שכזה. בקיצור, לא מינהור ולא נעליים.

  • יהל

    דוגמה נוספת למנהור

    מנהור זה תופעה כללית, האם תוכל לתת דוגמה לתופעה זו עם אלקטרונים באטום או רמות אנרגיה?
    איזה ישומים יש לאפקט בטכנולוגיה?

  • טל

    תהליך מנהור בשמש

    הסבר לא מספיק ברור ערטילאי ומופשט

  • יובל

    עוד שאלה

    איך התהליך הזה לא קורה גם באופן ספונטני בכדור הארץ? האם אין פיצוצים אטומיים ספונטניים בליבת כדור הארץ?

  • ניר

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    שלום ניר

    התהליך המתבצע בשמש הוא איחוי געיני - nuclear fusion. כלומר מצב בו יסודות (במקרה זה של מימן) מתנגשים ויוצרים יסוד כבד יותר (הליום) תוך שחרור אנרגיה.

    בעירה מתרחשת כאשר תרכובת מתאחה עם מולקולה אחת או יותר של חמצן ליצירת תחמוצת, תוך שחרור אנרגיה. דוגמא לכך היא קשירה של שתי מולקולות חמצן למתאן ליצירת תוצרי הבעירה פחמן דו חמצני ומים.

    התהליךהמתרחש בשמש אינו בעירה ועל כן אינו מצריך חמצן.

    מקווה שעזרתי לך

    ארז

  • מיתר

    מנהור

    לא הבנתי רק האלקטרונים שנמצאים סביב הגרעין עוברים מנהור ועם כן האם אותם זה אותם אלקטרוני או שזה אלקטרונים שנעלמים ומופיעים מהצד השני

  • עידו קמינסקי

    מנהור והיתוך בשמש

    מנהור קוונטי היא תופעה כללית. יכולת של חלקיק לעבור מחסום אשר מבחינה קלאסית הוא בלתי עביר מבחינתו. אותו החלקיק חוצה את המחסום למרות שבאופן קלאסי הנה נראה כי הדבר בלתי אפשרי מבחינתו

    במקרה המתואר בסרטון זה, מדובר במהנרו של גרעיני אטומי המימן (שהם למעשה פרוטונים) או ההליום בשמש. תהליך ההיתוך דורש שהגרעינים יתקרבו זה לזה עד למצב שבו הם מותכים ביחד לגרעין אחד חדש (לדוגמה שני גרעיני מימן ייצרו גרעין הליום). אבל הגרעינים ההלו טעונים חשמלית במטען חיובי לכן הם דוחים אחד את השני. במקום לחשוב על שני גרעינים המנסים להתקרב אחד אל השני אתה יכול לדמיין מצב בו גרעין אחד עומד במקומו והשני מנסה להתקרב אליו, אך הכח החשמלי דוחה אותו, ניתן לצייר זאת כאילו קיים מחסום אותו הגרעין הנע צריך לעבור על מנת לפגוע בגרעין הנח. באופן קלאסי רק אם לגרעין הנע היתה אנרגיה קינטית גבוהה מספיק על מנת לעבור מעל המחסום הזה הוא היה יכול לעשות כך. אבל החישובים מראים שהשמש אינה חמה מספיק על מנת לספק לגרעינים שבה את האנרגיה הקינטית הדרושה לשם כך. התהליך מתרחש למרות זאת מאחר והגרעין עובר דרך המחסום, באמצעות תופעת המנהור הקוונטית