مفهوم القفز الكمي

القفزات الكمية ليست فورية وعشوائية حقًا، حيث إنهم قادرون على القيام بذلك فقط لأن القفزة الكمية ليست فورية وعشوائية حقًا، فبدلاً من ذلك، تأخذ القفزات الكمية نفس المسار بين مستويات الطاقة في كل مرة، لذلك من الممكن التنبؤ بكيفية إعادتها.

القفز الكمي

القفزة الكمومية هي الانتقال الفجائي لأي نظام كمومي سواء كان ذرة أو جزيء، أو نواة ذرية، والانتقال من حالة كمومية إلى أخرى، ومن مستوى طاقة إلى آخر، حيث يحدث ذلك اثناء امتصاص النظام الطاقة والانتقال إلى مستوى طاقة أعلى الإثارة، ويحدث أيضا عندما يفقد النظام الطاقة حيث يكون هناك انتقال إلى مستوى طاقة أقل، وتم تقديم هذا المفهوم من قبل نيلز بور في نموذج بور لعام 1913.

القفزة الكمومية هي خاصية تتميز بها النظم الكمومية، حيث بها تكون فريدة عن باقي الأنظمة الأخرى غير الكمية، حيث يتم تنفيذ أي انتقالات تدريجية، في ميكانيكا الكم، إذ تحدث هذه القفزات مع التطور غير الوحدوي لنظام ميكانيكي الكم في مرحلة القياس.

ويمكن أن يصاحب القفزة الكمية انبعاث أو امتصاص فوتونات، ويمكن أن يحدث نقل الطاقة في مرحلة القفزة الكمية أيضًا بواسطة نقل طاقة الرنين غير الإشعاعي أو أثناء الالتقاء مع الجسيمات الأخرى، ونادرًا ما يستعمل مفهوم القفزة الكمية في الفيزياء الحديثة، وكقاعدة عامة يتحدث العلماء عن انتقالات بين الحالات الكمية أو مستويات الطاقة.

انتقال الإلكترون الذري

في الصورة مخطط جروتري لنظام كمي ثلاثي المستويات مع ترددات انتقالية مميزة ( omega 12 وomega 13)، وأعمار دولة متحمسة2،و3،حيث تتسبب انتقالات الإلكترون الذري في انبعاث أو امتصاص الفوتونات، وإحصائياتهم هي بويسونيان ويتم توزيع الوقت بين القفزات بشكل كبير.

إن ثابت زمن التخميد الذي يقاس من نانوثانية إلى بضع ثوان متصل بالتوسع الطبيعي والضغط والميداني لخطوط الطيف، حيث أن العلاقة طردية فكلما زاد فصل الطاقة عن الحالات التي يقفز الإلكترون بينها، كان الطول الموجي للفوتون المنبعث أقصر.

في هذه الصورة كاميرا (EMCCD) وإشارات الأنبوب المضاعف الضوئي أثناء قيادة القفزات الكمية عند الانتقال 674 نانومتر لـ 88 ريالًا +، وفي مصيدة الأيونات يمكن ملاحظة القفزات الكمية مباشرة عن طريق معالجة أيون محاصر بالإشعاع عند ترددين مختلفين لدفع انتقالات الإلكترون، إذ يتطلب هذا انتقالًا واحدًا قويًا وآخر ضعيفًا ليكون متحمسًا يُشار إليه 12، و 13على التوالي في الشكل الأعلى.

مستوى طاقة الإلكترون لها عمر قصير، و2 الذي يسمح بالانبعاث المستمر للفوتونات بتردد 12، والتي يمكن جمعها بواسطة كاميرا أو أنبوب مضاعف ضوئي، إذ ان ولاية لها عمر طويل نسبيًا مع 3 الذي يتسبب في انقطاع انبعاث الفوتون، حيث يتم وضع الإلكترون على الرف من خلال تطبيق الضوء مع التردد 13، حيث إن إظلام الأيون هو ملاحظة مباشرة للقفزات الكمية.

يقوم الإلكترون الذي يدور في المدار في الذرة بقفزات بين مستويات الطاقة، والمعروفة باسم القفزات أو القفزات الكمومية، حيث تخلق الذرة فوتونًا عندما يتحرك الإلكترون إلى مستوى طاقة أقل ويمتص الفوتون عندما ينتقل الإلكترون إلى مستوى طاقة أعلى أو يترك الذرة وهذ ما يعرف بالتأين.