туннельный эффектэффект
В 1927 году Фридрих Хунд заметил, что в квантовой системе с двумя ямами частица способна перескакивать между ними, даже если её энергия недостаточна — это стало первым указанием на туннельный эффект. Позже Георгий Гамов объяснил α-распад ядер туннелированием частиц сквозь потенциальный барьер. В основе лежит представление о частице как о волне де Бройля (каждой частице сопоставляется волна с длиной \(\lambda = h/p\)); там, где классическая механика требует остановки перед барьером, квантовая волна экспоненциально затухает, но не обрывается, и небольшая её часть выходит с другой стороны.
Как работает
Без туннельного эффекта не зажглось бы Солнце: протоны в его ядре, отталкиваясь электрически, могут слиться только благодаря квантовому просачиванию. В технике эффект дал туннельные диоды с отрицательным сопротивлением и позволил создать сканирующий туннельный микроскоп, который видит отдельные атомы.
💡 Благодаря туннельному эффекту Солнце светит стабильно: если бы протоны преодолевали кулоновский барьер только за счёт тепловых скоростей, термоядерные реакции в звёздах были бы невозможны.
\kappa = \frac{\sqrt{2m(U - E)}}{\hbar}
κ — волновое число под барьером (1/м); m — масса частицы (кг); U — высота потенциального барьера (Дж); E — энергия частицы (Дж); ħ — редуцированная постоянная Планка, ħ ≈ 1,0546×10⁻³⁴ Дж·с
T \approx e^{-2\kappa L}
T — вероятность туннелирования (безразмерная, от 0 до 1); L — ширина потенциального барьера (м); κ — волновое число под барьером (1/м), определённое выше