Deeltjes 'lopen door muren' terwijl natuurkundigen toekijken

Er is helaas geen gesproken versie van dit artikel beschikbaar

Soms kunnen deeltjes door ogenschijnlijk ondoordringbare barrières bewegen. Alhoewel het klinkt als sciencefiction is het fenomeen goed gedocumenteerd.

Het proces wordt in de kwantummechanica tunneling genoemd en treedt op wanneer een deeltje door een barrière gaat terwijl het daar eigenlijk onvoldoende energie voor heeft.

---Lees verder na dit advertentieblokje---

In dit geval zagen wetenschappers hoe elektronen uit atomen ontsnapten zonder dat ze over de benodigde energie beschikten. In de normale wereld om ons heen zou dat gelijk staan aan een kind dat dwars door een huis heen in de lucht springt. Het onderzoek is verschenen in tijdschrift Nature.

Waarschijnlijkheidsgolf

Het tunneleffect is mogelijk vanwege de overlap tussen de golffuncties aan weerszijden van de energiebarrière die elk in de barrière een zeer kleine waarde hebben, maar niet gelijk zijn aan nul. In de kwantumwereld gedragen deeltjes zich vaak als een watergolf in plaats van een biljartbal. Dit betekent dat een elektron niet op een bepaald moment op een bepaalde plaats met een bepaalde energie bestaat, maar het beste kan worden omschreven als een waarschijnlijkheidsgolf.

“Elektronen worden omschreven door golffuncties waarbij een deel van het elektron altijd buiten het atoom bestaat,” legde natuurkundige Manfred Lein van de Leibniz Universiteit in het Duitse Hannover uit.

Processen uit de natuur

Natuurkundigen onder leiding van Dror Shafir van het Weizmann-Instituut in Israël hebben het tunneleffect van elektronen tot op 200 attoseconden nauwkeurig gemeten. Met behulp van laserlicht onderdrukten de onderzoekers de energiebarrière die een elektron normaal gezien in een heliumatoom gevangen zou houden. “Tunneling vindt plaats in minder dan een paar honderd attoseconden,” zei Nirit Dudovich van het Weizmann-Instituut.

Het is voor het eerst dat wetenschappers exact hebben kunnen meten op welk moment het tunneleffect optreedt. Dit fenomeen ligt ten grondslag aan vele processen uit de natuur. Dudovich denkt nu de eerste stap van vele natuurlijke processen te hebben gemeten.

Bron: Livescience.com

Gerelateerd:

Blijf op de hoogte & steun onafhankelijke journalistiek

Interessant

Lees meer over:

0 0 stemmen

Artikel waardering

Robin de Boer21 mei 2012 11:18

5 1 minuut leestijd

Aanmelden

5 Reacties

Oudste

Nieuwste Meeste stemmen

Inline Reacties

Alle reacties zien

Sneaky

14 jaren geleden

elektronen zijn toch atomen? hoe kunnen deze dan uit zichzelf ontsnappen? of zijn dat dan de neutronen die ontsnappen ofzo? en wordt dan de kern niet instabiel omdat er dan deeltjes missen?

Reageer

Boon

Elektronen bevinden zich niet in de kern ,
maar draaien er omheen.
in de kern bevinden zich protonen.
volgens mij moet het dus in principe wel mogelijk zijn dat het elektron het atoom verlaat.

Immer

Een atoom bestaat uit een nucleus (de kern) en electronen. De nucleus bestaat uit protonen (positief geladen deeltjes) en neutronen (neutrale deeltjes die de protronen bij elkaar houden). De electronen zijn negatief geladen en draaien om de nucleus heen zoals planeten om de zon. Wanneer een electron van baan wisselt dan komt daar energie bij vrij, of heeft daar energie voor nodig. Wanneer het dichter bij de kern schuift, komt er energie vrij. Wanneer een electron verder weg schuift moet er energie toegevoegd worden. Electronen zorgen er tevens voor dat atomen “aan elkaar zitten”, door bepaalde aantrekkingskracht.

Bij water bijvoorbeeld gaat de electron van het waterstof atoom dichter bij de zuurstof atoom zitten. Dat deel wordt iets negatiever, plekken van het waterstof wordt iets positiever. Water molekulen zijn net kleine magneetjes en dit maakt oppervlakte water zo “sterk”.

Olaf van Kooten

Zodra je een elektron voldoende energie geeft, ontsnapt deze aan het atoom. Op zich een normaal proces. Het is 1 van de manieren om moleculen te vormen: meerdere atoomkernen delen dan hun elektronen, en zijn zo met elkaar verbonden.

Het bijzondere uit het artikel is dat elektronen kunnen ontsnappen van een atoom ZONDER dat ze hiervoor de benodigde energie bezitten. En dat allemaal vanwege de onwereldlijke wetten van de kwantummechanica, die laten zien dat de natuur op microschaal zich compleet anders gedraagt als op onze macroschaal.

Zentuin

@Sneaky – Een electron is geen atoom. Een electron is een deeltje dat geen massa bevat maar wel een electrische lading. Atomen zijn deeltjes die wel een massa hebben en al dan niet een lading. Een essentieel verschil.

Zoals in het artikel te lezen is, worden electronen niet waargenomen zoals ze zijn afgebeeld (als planeten rond een atoomkern) maar zijn er slechts banden rondom een atoom waar er een “grootste kans” is dat je daar electronen aantreft. Ze zijn niet persé op een plaats aanwezig maar statistisch wordt de kans groter dat op een bepaald moment een electron binnen zo’n band zit dan erbuiten.

De grote ontdekking is nu dat is aangetoond dat een electron, wanneer deze zich in zijn eigen waarschijnlijkheidsbaan bevindt, spontaan (zonder de nodige energie) naar een ander atoom kan overstappen.