Quantum Tunnelling: Particle Behavior Explained

The concept of 'Quantum Tunnelling', a phenomenon in quantum mechanics, allows a particle to do what, even without sufficient classical energy?

Correct Answer Explanation

Quantum tunnelling is a pivotal phenomenon in quantum mechanics where a particle exhibits the ability to pass directly through a physical barrier, even when it classically lacks the sufficient kinetic energy to overcome it. This non-classical behavior occurs due to the wave-like nature of particles and the probabilistic aspect of quantum mechanics, where there is a non-zero probability for a particle to appear on the other side of a barrier, despite an energy deficit. This effect was a key element in research that earned the 2025 Nobel Prize in Physics.

Incorrect Options Analysis

• Travel faster than light: This concept violates Einstein's theory of special relativity, which states that nothing with mass can accelerate to the speed of light. Quantum tunnelling does not involve exceeding the speed of light.
• Exist in two places at once: This refers to quantum superposition, where a particle can exist in multiple states or locations simultaneously until measured. While related to the probabilistic nature of quantum mechanics, it is distinct from tunneling through a barrier.
• Split into multiple particles: This phenomenon is known as particle decay or nuclear fission/fusion, where a particle transforms into or combines with others, which is different from a single particle traversing a barrier.

क्वांटम यांत्रिकी (quantum mechanics) में 'क्वांटम टनलिंग' की अवधारणा एक कण (particle) को क्या करने की अनुमति देती है, भले ही उसके पास शास्त्रीय रूप से पर्याप्त ऊर्जा न हो?

Correct Answer Explanation

क्वांटम टनलिंग (Quantum tunnelling) क्वांटम यांत्रिकी (quantum mechanics) में एक ऐसी घटना है जहाँ एक कण (particle) एक भौतिक अवरोध (physical barrier) के माध्यम से सीधे गुजरने में सक्षम होता है, भले ही शास्त्रीय रूप से (classically) उसके पास उसे पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा न हो। यह अद्वितीय व्यवहार, जो पहले केवल माइक्रोस्कोपिक स्तर (microscopic level) पर देखा गया था, 2025 के भौतिकी के नोबेल पुरस्कार (Nobel Prize in Physics) जीतने वाले शोध का एक प्रमुख तत्व था। यह कणों के तरंग-जैसे स्वभाव (wave-like nature) के कारण होता है।

Incorrect Options Analysis

• प्रकाश से तेज़ यात्रा करना (Travel faster than light): यह आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता के सिद्धांत (theory of special relativity) का उल्लंघन करता है, जिसके अनुसार कोई भी द्रव्यमान वाला कण प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा नहीं कर सकता। क्वांटम टनलिंग प्रकाश की गति को पार करने से संबंधित नहीं है।
• एक ही समय में दो स्थानों पर मौजूद होना (Exist in two places at once): यह क्वांटम सुपरपोजिशन (quantum superposition) से संबंधित है, जहाँ एक कण माप किए जाने तक एक साथ कई अवस्थाओं या स्थानों में मौजूद हो सकता है। यह टनलिंग से अलग अवधारणा है।
• कई कणों में विभाजित होना (Split into multiple particles): यह कण क्षय (particle decay) या नाभिकीय विखंडन/संलयन (nuclear fission/fusion) के रूप में जाना जाता है, जहाँ एक कण अन्य कणों में बदल जाता है या उनसे जुड़ जाता है। यह टनलिंग से भिन्न है।