Effetto tunnel
L'effetto tunnel è un effetto quanto-meccanico che permette una transizione ad uno stato impedito dalla meccanica classica.
Nella meccanica classica, la legge di conservazione dell'energia impone che una particella non possa superare un ostacolo (barriera) se non ha l'energia necessaria per farlo. Questo corrisponde al fatto intuitivo che, per far risalire un dislivello ad un corpo, è necessario imprimergli una certa velocità, ovvero cedergli dell'energia.
La meccanica quantistica, invece, prevede che una particella abbia una probabilità diversa da zero di attraversare spontaneamente una barriera arbitrariamente alta.
Infatti, applicando i postulati della meccanica quantistica al caso di una barriera di potenziale in una dimensione, si ottiene che la soluzione dell'equazione di Schrödinger all'interno della barriera è rappresentata da una funzione esponenziale decrescente. Dato che le funzioni esponenziali non raggiungono mai il valore di zero, si ottiene che esiste una piccola probabilità che la particella si trovi dall'altra parte della barriera dopo un certo tempo t.
Quello che è interessante notare è che, per il principio di indeterminazione di Heisenberg, non è mai possibile osservare una particella mentre attraversa tale barriera, ma solo prima e dopo tale transizione.
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Cenni storici [modifica]
L'effetto tunnel venne utilizzato per la prima volta nel 1928 dal fisico ucraino George Gamow per spiegare il decadimento alfa, nel quale una particella alfa (un nucleo di elio) viene emessa da un nucleo perché riesce a superarne la barriera di potenziale. Successivamente Max Born comprese che l'effetto tunnel non è esclusivo della fisica nucleare, ma si presenta anche in altri fenomeni fisici.
Prove dell'effetto tunnel [modifica]
Sebbene l'effetto tunnel sia estremamente controintuitivo e possa sembrare per alcuni versi paradossale, esiste una enorme quantità di prove sperimentali a sostegno della sua reale esistenza.
Una delle prove più spettacolari ci è fornita dal nostro Sole e dalle stelle in genere: senza l'effetto tunnel, le temperature presenti nei nuclei delle stelle non sarebbero sufficienti a innescare le reazioni nucleari che costituiscono il "motore" di questi corpi celesti.[1]
Applicazioni [modifica]
Molti dispositivi elettronici moderni (come ad esempio i diodi tunnel e le memorie flash) basano il loro funzionamento su questo effetto. L'effetto tunnel viene sfruttato anche nel microscopio a effetto tunnel.
Note [modifica]
- ^ College Physics Vol. 2 Serway and Vuille
Voci correlate [modifica]
Collegamenti esterni [modifica]
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