L'effetto tunnel è un fenomeno sorprendente, del tutto impossibile dal punto di vista della fisica classica. Ma nel misterioso e misterioso mondo quantistico, ci sono leggi in qualche modo diverse dell'interazione tra materia ed energia. L'effetto tunnel è un processo di superamento di una certa barriera potenziale da parte di una particella elementare, a condizione che la sua energia sia inferiore all' altezza della barriera. Questo fenomeno ha una natura esclusivamente quantistica e contraddice completamente tutte le leggi ei dogmi della meccanica classica. Più sorprendente è il mondo in cui viviamo.
Per capire qual è l'effetto tunnel quantistico, è meglio usare l'esempio di una pallina da golf lanciata con una certa forza nella buca. In qualsiasi unità di tempo, l'energia totale della palla è in opposizione alla forza di gravità potenziale. Se assumiamo che la sua energia cinetica sia inferiore alla forza di gravità, allora l'indicatal'oggetto non potrà lasciare il buco da solo. Ma questo è in accordo con le leggi della fisica classica. Per superare il bordo della fossa e continuare per la sua strada, avrà sicuramente bisogno di un ulteriore impulso cinetico. Così parlò il grande Newton.
Nel mondo quantistico, le cose sono in qualche modo diverse. Ora supponiamo che ci sia una particella quantistica nel buco. In questo caso, non si parlerà più di un vero e proprio approfondimento fisico nella terra, ma di quello che i fisici chiamano convenzionalmente un "buco potenziale". Questo valore ha anche un analogo della scheda fisica: una barriera energetica. È qui che la situazione cambia radicalmente. Perché avvenga la cosiddetta transizione quantistica e la particella sia fuori dalla barriera, è necessaria un' altra condizione.
Se l'intensità del campo energetico esterno è inferiore all'energia potenziale della particella, allora ha una reale possibilità di superare la barriera indipendentemente dalla sua altezza. Anche se non ha abbastanza energia cinetica nella comprensione della fisica newtoniana. Questo è lo stesso effetto tunnel. Funziona come segue. La meccanica quantistica è caratterizzata dalla descrizione di qualsiasi particella non con l'ausilio di alcune grandezze fisiche, ma per mezzo di una funzione d'onda associata alla probabilità che la particella si trovi in un certo punto dello spazio in ciascuna specifica unità di tempo.
Quando una particella entra in collisione con una certa barriera, usando l'equazione di Schrödinger, puoi calcolare la probabilità di superare questa barriera. Poiché la barriera non è solo energeticaassorbe la funzione d'onda, ma la smorza anche in modo esponenziale. In altre parole, non ci sono ostacoli insormontabili nel mondo quantistico, ma solo condizioni aggiuntive in cui una particella può trovarsi al di fuori di queste barriere. Vari ostacoli, ovviamente, interferiscono con il movimento delle particelle, ma non sono affatto confini solidi e impenetrabili. Relativamente parlando, questa è una sorta di confine tra due mondi: fisico ed energetico.
L'effetto tunnel ha il suo analogo nella fisica nucleare: l'autoionizzazione di un atomo in un potente campo elettrico. Anche la fisica dello stato solido abbonda di esempi della manifestazione del tunneling. Questi includono l'emissione di campo, la migrazione degli elettroni di valenza, nonché gli effetti che si verificano al contatto di due superconduttori separati da un sottile film dielettrico. Il tunneling svolge un ruolo eccezionale nell'implementazione di numerosi processi chimici a temperature basse e criogeniche.
