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Alt 05.07.2019, 13:56   #1   Druckbare Version zeigen
Markusimh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 1
Tunneleffekt erklärt?

Hallo zusammen,

ich habe eine kurze Frage:

Druck und Temperatur der Sonne reichen nicht aus, um zwei Wasserstoffkerne zu Deuterium, etc. zu verschmelzen. Durch den Tunneleffekt der Quantenphysik wird das möglich.

Ich traue mich zu behaupten die Unschärferelation verstanden zu haben, ich beobachte ein Teilchen, durch das beobachten rege ich ein Teilchen an und verändere so seinen Zustand was eine genaue Bestimmung, z.B. des Ortes gleichzeitig nicht möglich macht.

Aber wie ist das beim Tunneleffekt? Das Wasserstoffatom ist mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit innerhalb der Coulomb-Barriere eines anderen Wasserstoffatoms. Aber WIESO? Die Wahrscheinlichkeit muss doch eigentlich aufgrund der Coulomb-Kraft = null sein? Hat das etwas mit der Unschärfe zu tun, die es unmöglich macht den Aufenthaltsort eines Wasserstoffatoms zu bestimmen? Wenn ja, durch was wird diese Unschärfe verursacht? Ihr merkt schon, ich bin ratlos...
Markusimh ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 05.07.2019, 18:54   #2   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 22.462
AW: Tunneleffekt erklärt?

Im klassischen Modell verhindert die Coulombarriere eine ausreichende Annäherung für die Proton-Proton-Reaktion(->https://de.wikipedia.org/wiki/Proton-Proton-Reaktion#Startreaktionen ),wenn nicht genügend Energie vorhanden ist.
Im quantenphysikalischen Modell kann diese Anäherung jedoch erfolgen,da die Bedingungen für Tunneleffekte vorhanden sind(->https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_tunnelling#Nuclear_fusion_in_stars ).
Dies läßt sich über die Heisenbergsche Unschärferelation erklären,wenn der Abstand und Verweilzeit ausreichend klein sind.
Dazu hier lesen:http://greiterweb.de/zfo/Tunneleffekt.htm#x2 .

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.07.2019, 14:21   #3   Druckbare Version zeigen
NapalmDeath Männlich
Mitglied
Beiträge: 181
AW: Tunneleffekt erklärt?

Eine anschauliche Erklärung für den Tunneleffekt findet sich meiner Ansicht nach im Betragsquadrat der Wellenfunktion.

Beispiel 1: Teilchen im Kasten
Hier ist die Randbedingung, dass die Wellenfunktion an den Rändern des Kastens null ist, da dort das Potential unendlich hoch ist. Folglich hat die Wellenfunktion nur innerhalb des Kastens Werte ungleich 0. Da das Betragsquadrat der Wellenfunktion als Aufenthaltswahrscheinlichkeit interpretiert werden kann, lässt sich folgern, dass das Teilchen nicht außerhalb des Kastens sein kann.

Beispiel 2: endliches Potential
Die Randbedingung, dass die Wellenfunktion am Kastenrand gleich 0 sein muss, entfällt nun. Die Wellenfunktion kann auch entlang des Potentials endliche Werte annehmen und dieses somit durchdringen. Damit besitzt die Wellenfunktion auch außerhalb des Kastens Werte ungleich 0. Betrachtet man das wiederum im Sinne des Betragsquadrats der Wellenfunktion, so wird klar, dass auch hier die Wahrscheinlichkeit das Teilchen anzutreffen nicht 0 ist! Die Wahrscheinlichkeit ist allerdings deutlich geringer, was an der Amplitude der Wellenfunktion ersichtlich ist. Die folgende Grafik macht das ganze vielleicht ein wenig deutlicher:



Gruß,
Nico
NapalmDeath ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.07.2019, 19:32   #4   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.270
AW: Tunneleffekt erklärt?

Zitat:
Druck und Temperatur der Sonne reichen nicht aus, um zwei Wasserstoffkerne zu Deuterium, etc. zu verschmelzen. Durch den Tunneleffekt der Quantenphysik wird das möglich.
ich wuerde das anders formulieren: ohne die quanteneffekte braeuchte es noch hoehere druecke / temperaturen um zur kernfusion zu kommen: die sonne waere heisser, etwas kleiner ( und wuerde mehr blaeulich strahlen) - jedoch wuerde auch das funktionieren.

dass wir hingegen fusion schon bei - klassisch - zu niedrigen druecken + temperaturen beobachten, liegt nun halt daran, dass uns die quanteneffekte ein ( erhebliches) stueck "mehr temperatur, mehr druck" vom halse schaffen


gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
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