Исследователи объяснили, почему люди не могут пройти сквозь стену

Международная группа физиков из Массачусетского технологического института и Университета Токио опубликовала исследование, детально объясняющее фундаментальные силы, которые не позволяют материальным объектам проходить друг сквозь друга, несмотря на то, что атомы состоят преимущественно из пустого пространства.

Согласно исследованию, основным препятствием для прохождения через твердые объекты является электростатическое отталкивание между электронными облаками атомов. Когда два объекта приближаются друг к другу, отрицательно заряженные электроны создают мощное отталкивающее поле, которое экспоненциально возрастает по мере сближения.

Ученые количественно измерили силу этого отталкивания, которая достигает нескольких ньютонов даже при микроскопических расстояниях между поверхностями обычных материалов. Для преодоления этого барьера потребовалась бы энергия, эквивалентная небольшому ядерному взрыву.

Исследование также подтвердило роль принципа исключения Паули, который запрещает двум электронам занимать одно квантовое состояние. Этот принцип создает дополнительный «квантовый барьер», физически не позволяющий электронным облакам перекрываться.

Физики провели эксперименты с использованием сверхчувствительных атомно-силовых микроскопов, позволивших измерить силы отталкивания на атомном уровне с беспрецедентной точностью. Результаты показали, что даже при приложении значительного давления, атомы сохраняют минимальное расстояние друг от друга.

Исследование также затронуло явление квантового туннелирования, теоретически позволяющее частицам преодолевать энергетические барьеры. Расчеты показали, что вероятность туннелирования макроскопического объекта через стену настолько мала (порядка 10^-10⁵⁰), что такое событие практически невозможно даже в масштабах возраста Вселенной.

Результаты исследования имеют значение для разработки новых материалов и понимания фундаментальных свойств материи.

Источник: Techno-Science.net