때로는 물리학이 잠긴 문처럼 느껴질 때가 있습니다.
노크를 하면 소리가 지연되고 왜곡되어 돌아옵니다.
깊이 들어갈수록 언어만으로는 충분하지 않다는 느낌이 듭니다.
이 게시물은 전자가 행동을 멈추고 꿈을 꾸기 시작하는 확실성과 경이로움 사이의 순간에 관한 것입니다.
양자 우물은 기술적으로 들리지만 실제로는 에너지가 계단 모양이 되는 작은 덫인 케이지에 불과합니다.
그 안에서 운동은 그 의미를 바꿉니다.
에너지가 매끄럽지 않게 양자화되는 방법, 다양한 물질의 층이 전하를 제자리에 고정하는 방법, 규칙에도 불구하고 입자가 여전히 미끄러지는 경우 등 세 가지에 대해 이야기하겠습니다.
글을 쓸수록 설명하는 느낌이 줄어들고, 물질이 숨 쉬는 방식을 설명하는 것일 수도 있습니다.
에너지 양자화
자유 공간에 있는 전자는 방랑자입니다.
전자는 원하는 대로 움직이고 그 아래의 세계는 계속 움직입니다.
하지만 양자 우물 안에서는 영원히가 아니라 충분히 붙잡힙니다.
벽은 양자 우물을 제한하고 갑자기 에너지는 경사가 아닌 계단이 됩니다.
특정 단계만 허용되고 다른 단계는 금지됩니다.
이는 계산을 시도하기 전까지는 시적으로 느껴집니다.
그러면 경계 조건과 상상력 사이의 전쟁이 됩니다.
슈뢰딩거 방정식은 깨끗한 답을 제공하지만 진실은 깨끗하지 않습니다.
실제 우물이 새고, 장벽이 무한하지 않으며 전자는 우아함에 신경 쓰지 않습니다.
그럼에도 불구하고 이러한 이산적인 수준은 레이저가 어떻게 빛나는지, LED가 어떻게 빛나는지, 현실이 어떻게 간격을 두고 갈라지는지를 정의합니다.
저는 인간이 예술을 창조할 수 있을 만큼 스스로를 제한하는 방식을 생각해 봅니다.
에너지 양자화는 이상하지 않을 수도 있고, 의미 있는 것이 존재할 수 있는 유일한 방법일 수도 있습니다.
이종 구조
이종 구조는 서로 잘 어울리지 않는 층을 가리키는 화려한 단어일 뿐입니다.
GaAs, AlGaAs, InP는 어떻게든 운율이 맞는 불일치한 생각처럼 정렬되지 않고 정렬되어야 하는 이상한 조합입니다.
엔지니어들은 얇은 감정 벽처럼 밴드갭을 쌓아 원자 단위로 성장시킵니다.
한 층은 전자를 단단히 고정하고 다른 층은 전자를 떠오르게 합니다.
함께 양자를 잘 만듭니다.
그것은 섬세합니다 — 너무 많은 부담과 부서짐, 너무 적고, 목적을 잃게 됩니다.
때때로 저는 이러한 층들을 일종의 타협으로 상상합니다: 각각 다른 층이 기능할 수 있도록 무언가를 포기하는 것입니다.
밴드 정렬, 전도 오프셋, 원자가 가장자리 — 건조하게 들리지만, 그것들은 변장한 러브 스토리입니다.
캐리어는 지시받은 대로 그대로 유지되지만, 오직 구조가 안정성을 약속하기 때문입니다.
질서가 비호환성에서 어떻게 나오는지는 아름답습니다.
우주가 불일치하는 부분을 통해 함께 지내는 방법을 배우면서 이런 식으로 스스로를 구축하는 것은 아닌지 궁금합니다.
터널링 효과
그런 다음 모든 논리를 깨는 부분이 있습니다.
터널링.
어떻게든 상관없는 장벽 뒤에 갇힌 전자.
통과해서는 안 됩니다.
하지만 통과합니다.
수학은 확률을 말하지만 현실은 반란처럼 느껴집니다.
벽을 통해, 불가능한 것을 통해, 허락 없이.
다이오드, 플래시 메모리, 모든 양자 장치에서 이 작은 도전 행위가 계속 일어나고 있습니다.
터널링은 자연의 표현 방식일 뿐입니다.
터널링에 대해 처음 읽었을 때는 힘 없이 지속되고 운동량 없이 움직이는 은유처럼 느껴졌습니다.
갇혀 있어도 무언가가 통과할 수 있는 길을 찾습니다.
공식은 차갑지만 의미는 그렇지 않습니다.
우리도 문제를 통해, 피로를 통해, 견고한 척하는 보이지 않는 모든 장벽을 터널링합니다.
양자 우물에 대해 글을 쓰는 것은 마치 방정식으로 꿈을 묘사하는 것과 같습니다.
퍼텐셜 다이어그램을 그리거나 밴드에 라벨을 붙이고 파동 함수를 그래프로 표시할 수도 있지만 진실은 선 사이에 존재합니다.
모든 우물에는 갇힌 입자가 있지만 탈출이 항상 가능하다면 감금은 무엇을 의미하는지에 대한 질문도 있습니다.
우리는 제어할 수 있는 구조를 만들지만 발견은 무언가가 누출될 때만 이루어집니다.
아마도 그것이 비밀일지도 모릅니다: 물리학은 확실성에 관한 것이 아니라 미스터리가 여전히 스며드는 균열에 관한 것입니다.
그리고 그 얇은 벽 사이의 반짝이는 공간에서 전자와 사람 모두 존재하는 방법을 배웁니다.