Tunelový jav

Tunelový jav alebo tunelový efekt alebo kvantové tunelovanie je fyzikálny kvantový jav známy z kvantovej mechaniky, pri ktorom častica porušuje princíp klasickej fyziky tým, že prechádza potenciálovou bariérou, ktorá je vyššia ako energia častice.

Pokiaľ je energia častice menšia než výška bariéry, potom by sa podľa klasickej mechaniky mala častica od takejto bariéry odraziť späť. Klasická mechanika neumožňuje priechod takejto častice skrz bariéru. Kvantová mechanika však častici umožňuje, aby s určitou pravdepodobnosťou prešla cez (odtiaľ tiež pochádza označenie tunelovanie).

História

Pomocou kvantového tunelovania objasnil George Gamow v roku 1928 alfa rozpad atomových jadier. Z klasického hľadiska sú častice udržiavané v jadre preto, že opustenie jadra vyžaduje prekonanie veľmi vysokej potenciálovej bariéry a častice by teda pre opustenie jadra (teda k jeho rozpadu) museli mať veľmi veľkú energiu. Z hľadiska klasickej fyziky je teda pre rozdelenie takéhoto systému (jadra) potrebné veľmi veľké množstvo energie. V kvantovej mechanike však existuje určitá pravdepodobnosť, že sa častica pretuneluje cez potenciálovú bariéru a unikne z jadra. Gamow vytvoril model potenciálu jadra a určil vzťah medzi polčasom rozpadu a energiou častíc pri vyžiarení.

Max Born rozpoznal, že kvantové tunelovanie nie je jav súvisiaci iba s jadrovou fyzikou, ale že ide o všeobecný jav vyplývajúci z kvantovej mechaniky, ktorého prejavy je možné nájsť v rôznych systémoch. S kvantovým tunelovaním je sa možné stretnúť napr. v kozmológii, v polovodičoch (napr. tunelová dióda) alebo v tunelovom mikroskope.

Pozri aj

• Potenciálová bariéra