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THEMA: Tunneleffekt

Tunneleffekt 03 03. 2020 17:15 #66117

Hallo miteinander,
Als wissenschaftlich interessierter Laie setze ich mich im Besonderen mit der Wirkungsweise unserer Sonne und anderer Sterne auseinander. Die P-P Prozesse der Kernfusion in unserem Heimatstern habe ich soweit verinnerlicht. Eine Frage hierzu habe ich mir allerdings noch nicht beantworten können:
Ich habe verstanden, daß die extremen Bedingungen im Sonnenzentrum die Protonen (und Elektronen) auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, so daß sie sich trotz der elektromagnetischen Abstossung sehr nahe kommen können. Die Bedingungen reichen aber nicht aus, um 2 Protonen miteinander zu fusionieren. Hierfür braucht es letztendlich den Tunneleffekt, der bei 1 von 1 Trillion Stössen wirksam wird und 2 Protonen zu Deuterium fusioniert.
Für den Tunneleffekt muß sich aber zumindest eines der Protonen im kohärenten Quantenzustand befinden. Bei meiner Recherche habe ich gelernt, daß kohärente Quantenzustände sehr empfindlich sind und jeder Stoß mit anderen Teilchen einer Messung entspricht, der diesen Zustand augenblicklich in die Dekohärenz überführt. Bei der Teilchendichte im Sonnenzentrum (meines Wissens 10hoch25 / cm³) und ihren Geschwindigkeiten müsste es doch ununterbrochen Stösse geben und kein Proton könnte den kohärenten Quantenzustand aufrechterhalten. Somit könnte der Tunneleffekt nicht wirksam werden und die Sonne dürfte nicht scheinen. Gott sei Dank tut sie es aber doch!
Kann mir jemand weiterhelfen?
Herzliche Grüße,
Marc

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Folge 29: TunneleffektSamstag, 17 November 2018
Folge 29: Schrödingergleichung TunneleffektSamstag, 09 Juni 2018

Tunneleffekt 03 03. 2020 17:56 #66120

mhillmann schrieb: Für den Tunneleffekt muß sich aber zumindest eines der Protonen im kohärenten Quantenzustand befinden.

Wo steht das?

EDIT:
Ich denke, Du hast den Artikel Feldemission bei wiki gelesen, da kommt zufällig beides drin vor, aber ohne direkten Zusammenhang.

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Tunneleffekt 03 03. 2020 23:31 #66139

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Ich kenne den Tunneleffekt aus der Elektronik.
Da gibt es Tunneldioden welche den Tunneleffekt für hochfrequente Verstärker bis 10 GHz benutzen.
Infos dazu gibt's wie gewöhnlich in Wikipedia.
Eine spezielle Germanium Iridium Dotierung gibt diesen Dioden eine ganz spezifische Kennlinie.

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Tunneleffekt 04 03. 2020 11:11 #66163

Danke für deine Antwort! Nein, ich habe den Artikel auf Wiki nicht gelesen. Ich nähere mich der Quantenphysik erst seit Kurzem, ausgelöst durch den Tunneleffekt. Abstrakt genug, vor allen Dingen für einen Nicht-Wissenschaftler.
Also, wenn ich es richtig verstanden habe, müsste das betreffende Proton für die "Durchtunnelung" der Coloumb-Barriere entweder eine "Unschärfe" im Impuls oder aber in der Ortsbestimmung haben (Wahrscheinlichkeits"welle"). Diese Unschärfe ist aber doch eine Eigenschaft eines kohärenten Quantensystems. Liege ich hiermit richtig oder verfügen dekohärente Systeme auch über diese Eigenschaften und können somit "tunneln"?
Herzliche Grüße!

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Tunneleffekt 04 03. 2020 11:41 #66166

mhillmann schrieb: entweder eine "Unschärfe" im Impuls oder aber in der Ortsbestimmung haben (Wahrscheinlichkeits"welle"). Diese Unschärfe ist aber doch eine Eigenschaft eines kohärenten Quantensystems.

Jedes Quantenobjekt hat diese Unschärfe. Zwei Eigenschaften d.x·d.y>ℏ/2 können nicht gleichzeitig beliebig genau bestimmt werden. Dies gilt auch für makroskopische Objekte, spielt dort aber wegen der Größenskala (Genauigkeit) keine Rolle.

zB wird bei einem Lichtstrahl (Photonen) die Querbeschleunigung p variabel, wenn der Ort r (seitlich) hochbestimmt wird d.r·d.p>ℏ/2, dadurch fächert sich ein Lichtstrahl auf, wenn er einen winzigen Spalt passiert. Jedes einzelne Photon erfährt im Spalt eine zufällige Querbeschleunigung.

Beim Tunneleffekt bin ich mir allerdings selbst nicht so sicher, wie das analog zu erklären wäre. Durch präzise Bestimmung (Eingrenzung) des Impulses müßte die Ortsunschärfe dazu führen, dass die Barriere überwunden werden kann. Da die Barriere meist ein Energiepotential sein wird, ginge es auch mittels der Energieunschärfe d.E·d.t>ℏ/2 durch genaue Bestimmung (Vorgabe) der Frequenz. Impuls und Frequenz sind ohnehin äquivalent. p = h·f/c bzw p = h/λB = h·β·fB/c mit der de Broglie Wellenlänge.

Kohärenz hat damit nur insofern zu tun, wie diese durch eine Messung wie zB die Lokalisierung im Spalt, gestört wird und verloren gehen kann.

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Tunneleffekt 04 03. 2020 12:12 #66168

Ich würde sagen: Neues Spiel - Neues Glück. und bei jeder Begegnung zweier Protonen wird erneut entschieden ob die Bariere überwunden wird oder nicht.

Wikipedia:
"In der Sonne dauert es im Schnitt 1,4 · 1010 Jahre, bis ein bestimmtes Proton mit einem anderen reagiert, weshalb die Sonne eine große Lebensdauer hat. "
14 Mrd Jahre sind ne lange Zeit (nach menschlichen Maßstäben)

@Marvin
EPROMS und Flash-Speicher nutzen auch den Tunneleffekt.

assume good faith

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assume good faith

Tunneleffekt 04 03. 2020 12:32 #66169

Danke dir für deine Ausführungen! Ich komme dem Verständnis immer ein paar Schrittchen näher.
Herzliche Grüße!

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