Efectul de tunel este un fenomen uimitor, complet imposibil din punctul de vedere al fizicii clasice. Dar în lumea cuantică misterioasă și misterioasă, există legi oarecum diferite ale interacțiunii materiei și energiei. Efectul de tunel este un proces de depășire a unei anumite bariere potențiale de către o particulă elementară, cu condiția ca energia acesteia să fie mai mică decât înălțimea barierei. Acest fenomen are o natură exclusiv cuantică și contrazice complet toate legile și dogmele mecanicii clasice. Cu atât mai uimitoare este lumea în care trăim.
Pentru a înțelege care este efectul de tunel cuantic, cel mai bine este să folosiți exemplul unei mingi de golf lansată cu o oarecare forță în gaură. La orice unitate de timp, energia totală a mingii este în opoziție cu forța potențială a gravitației. Dacă presupunem că energia sa cinetică este inferioară forței gravitaționale, atunci este indicatobiectul nu va putea părăsi singur gaura. Dar acest lucru este în conformitate cu legile fizicii clasice. Pentru a depăși marginea fosei și a continua drumul, va avea nevoie cu siguranță de un impuls cinetic suplimentar. Așa că a vorbit marele Newton.
În lumea cuantică, lucrurile sunt oarecum diferite. Acum să presupunem că există o particulă cuantică în gaură. În acest caz, nu vom mai vorbi despre o adevărată adâncire fizică a pământului, ci despre ceea ce fizicienii numesc în mod convențional o „găură potențială”. Această valoare are și un analog al plăcii fizice - o barieră energetică. Aici situația se schimbă dramatic. Pentru ca așa-numita tranziție cuantică să aibă loc și particula să fie în afara barierei, este necesară o altă condiție.
Dacă intensitatea câmpului energetic extern este mai mică decât energia potențială a particulei, atunci aceasta are șanse reale să depășească bariera indiferent de înălțimea acesteia. Chiar dacă nu are suficientă energie cinetică în înțelegerea fizicii newtoniene. Acesta este același efect de tunel. Funcționează după cum urmează. Mecanica cuantică se caracterizează prin descrierea oricărei particule nu cu ajutorul unor mărimi fizice, ci prin intermediul unei funcții de undă asociată cu probabilitatea ca particula să fie situată într-un anumit punct din spațiu în fiecare unitate specifică de timp.
Când o particulă se ciocnește de o anumită barieră, folosind ecuația Schrödinger, puteți calcula probabilitatea de a depăși această barieră. Din moment ce bariera nu este doar energeticabsoarbe funcția de undă, dar o atenuează și exponențial. Cu alte cuvinte, nu există obstacole de netrecut în lumea cuantică, ci doar condiții suplimentare în care o particulă poate fi în afara acestor bariere. Diverse obstacole, desigur, interferează cu mișcarea particulelor, dar în niciun caz nu sunt granițe solide impenetrabile. Relativ vorbind, acesta este un fel de graniță între două lumi - fizică și energetică.
Efectul de tunel își are analogul în fizica nucleară - autoionizarea unui atom într-un câmp electric puternic. Fizica stării solide abundă, de asemenea, cu exemple de manifestare a tunelului. Acestea includ emisia de câmp, migrarea electronilor de valență, precum și efectele care apar la contactul a doi supraconductori separați de o peliculă dielectrică subțire. Tunnelarea joacă un rol excepțional în implementarea a numeroase procese chimice la temperaturi scăzute și criogenice.
