туннелирование (англ. tunneling) — проявление туннельного эффекта, когда частица, первоначально локализованная по одну сторону потенциального барьера (области, пересечение которой недоступно для классической частицы, поскольку потенциальная энергия превышает ее полную энергию), может с отличной от нуля вероятностью проникнуть через барьер и быть обнаруженной по другую его сторону.

Описание

Вероятность туннелирования резко уменьшается при увеличении высоты и ширины потенциального барьера, поэтому наиболее ярко этот эффект проявляется при уменьшении размера объекта до 1–5 нм. Туннельный эффект — чисто квантовое явление, не имеющее классического аналога; он лежит в основе многих важных явлений в атомной и ядерной физике, в частности, альфа-распада радиоактивных ядер. В результате совместного действия короткодействующих ядерных сил притяжения и электростатических (кулоновских) сил отталкивания, альфа-частице при ее выходе из ядра приходится преодолевать трехмерный потенциальный барьер описанного выше типа. Без туннельного эффекта было бы невозможно протекание термоядерных реакций: кулоновский потенциальный барьер, препятствующий необходимому для синтеза сближению ядер-реагентов, преодолевается частично благодаря высокой скорости (высокой температуре) таких ядер, а частично благодаря туннельному эффекту.

Особенно многочисленны примеры проявления туннельного эффекта в физике твердого тела: автоэлектронная эмиссия электронов из металлов и полупроводников (туннельная эмиссия); туннелирование носителей зарядов через потенциальный барьер p–n-перехода, получившее практическое применение в туннельном диоде; миграция валентных электронов в кристаллической решетке; эффекты, возникающие на контакте между двумя сверхпроводниками, разделенными тонкой пленкой диэлектрика (эффект Джозефсона). Исключительно велика роль туннельных эффектов в реализации химических процессов при низких и криогенных температурах (см. криохимия); эффекты, возникающие на контакте между двумя сверхпроводниками, разделенными тонкой пленкой диэлектрика (эффект Джозефсона).

Авторы

  • Хохлов Дмитрий Ремович
  • Шляхтин Олег Александрович

Источники

  1. Физический энциклопедический словарь. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — 928 с.
  2. Большая Советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.
  3. Гольданский В.И., Трахтенберг Л.И., Флеров В.Н. Туннельные явления в химической физике. — М.: Наука, 1986. — 296 с.

Напишите нам