# Тунэльны эфект

|  |
| --- |
| **Квантавая механіка** |
|  WIKINIUM\_MATH\_PH\_0  |
| **Прынцып нявызначанасці Гейзенберга** |
| Уводзіны Матэматычныя асновы

| [паказаць]Аснова |
| --- |
| Класічная механіка · Інтэрферэнцыя · Бра і кет · Гамільтаніян · Старая квантавая тэорыя |

| [паказаць]Фундаментальныя паняцці |
| --- |
| Квантавы стан · Квантавая назіраемая · Хвалевая функцыя · Квантавая суперпазіцыя · Квантавая счэпленасць · Змяшаны стан ·
Вымярэнне · Нявызначанасць · Прынцып Паўлі · Дуалізм · Дэкагерэнцыя · Тэарэма Эрэнфеста · Тунэльны эфект |

| [паказаць]Эксперыменты |
| --- |
| Вопыт Дэвісана — Джэрмера · Вопыт Попера · Вопыт Штэрна — Герлаха · Вопыт Юнга · Праверка няроўнасцей Бела · Фотаэфект · Эфект Комптана |

| [паказаць]Фармулёўкі |
| --- |
| Прадстаўленне Шродзінгера · Прадстаўленне Гейзенберга · Прадстаўленне ўзаемадзеяння · Матрычная квантавая механіка · Інтэгралы па траекторыях · Дыяграмы Фейнмана |

| [паказаць]Ураўненні |
| --- |
| Ураўненне Шродзінгера · Ураўненне Паўлі · Ураўненне Клейна — Гордана · Ураўненне Дзірака · Ураўненне фон Неймана · Ураўненне Блоха · Ураўненне Ліндблада · Ураўненне Гейзенберга |

| [паказаць]Інтэрпрэтацыі |
| --- |
| Капенгагенская інтэрпрэтацыя · Тэорыя схаваных параметраў · Шматсусветная |

| [паказаць]Развіццё тэорыі |
| --- |
| Квантавая тэорыя поля · Квантавая электрадынаміка · Квантавая хромадынаміка · Квантавая гравітацыя |

| [паказаць]Складаныя тэмы |
| --- |
| Квантавая тэорыя поля · Квантавая гравітацыя · Тэорыя ўсяго |

| [паказаць]Вядомыя вучоныя |
| --- |
|   Планк ·  Эйнштэйн · Шродзінгер · Гейзенберг · Ёрдан · Бор · Паўлі · Дзірак · Фок · Борн · дэ Бройль · Ландау · Фейнман · Бом · Эверэт |

 |
| * глядзець
* размовы
* правіць
 |

**Тунэ́льны эфе́кт** — квантава-механічная з’ява праходжання электронаў і іншых элементарных часціц праз патэнцыяльны бар'ер, вышыня якога большая за поўную энергію часціц.

З’ява абумоўлена хвалевымі ўласцівасцямі часціц і ляжыць у аснове аўтаэлектроннай эмісіі, эфекта Джозефсана і інш. Таксама тунэльны эфект ўплывае на працэсы тэрмаядзерных рэакцый.

## Гісторыя і даследчыкі

Адкрыццю тунэльнага эфекту папярэднічала адкрыццё А. Бекерэлем у 1896 годзе радыеактыўнага распаду, вывучэнне якога працягнулі Марыя і П’ер Кюры, якія ў 1903 годзе атрымалі за свае даследаванні Нобелеўскую прэмію. На аснове іх даследаванняў у наступнае дзесяцігоддзе была сфармулявана тэорыя радыеактыўнага распаду, неўзабаве пацверджаная эксперыментальна.

У той жа час, у 1901 годзе, малады вучоны Роберт Фрэнсіс Эрхарт (Robert Francis Earhart), які даследаваў з дапамогай інтэрфераметрыі паводзіны газаў паміж электродамі ў розных рэжымах, нечакана атрымаў невытлумачальныя даныя. Азнаёміўшыся з вынікамі эксперыментаў, вядомы вучоны Д. Томсан выказаў здагадку, што тут дзейнічае яшчэ не апісаны закон і заклікаў навукоўцаў да далейшых даследаванняў. У 1911 і 1914 гадах адзін з яго аспірантаў, Франц Розер (Franz Rother), паўтарыў вопыт Эрхарта, выкарыстоўваючы для вымярэнняў замест інтэрфераметрыі больш адчувальны гальванометр, і яўна зафіксаваў узніклае паміж электродамі «невытлумачальнае» стацыянарнае поле электроннай эмісіі. У 1926 усё той жа Разер выкарыстаў у вопыце найноўшы гальванометр з адчувальнасцю 26 pA і зафіксаваў «стацыянарнае поле электроннай эмісіі», якое ўзнікае паміж блізка размешчанымі электродамі нават у глыбокім вакууме.

У 1927 годзе нямецкі фізік Фрыдрых Хунд стаў першым, хто матэматычна выявіў «тунэльны эфект» пры разліках спакою двух’ямнага патэнцыялу. У 1928 годзе незалежна адзін ад аднаго формулы тунэльнага эфекту прымянілі ў сваіх працах рускі навуковец Георгій Гамаў і амерыканскія навукоўцы Рональд Гёрні і Эдвард Кондан пры распрацоўцы тэорыі альфа-распаду. Абодва даследаванні адначасова рашалі ўраўненне Шродзінгера для мадэлі ядзернага патэнцыялу і матэматычна абгрунтоўвалі сувязь паміж радыеактыўным паўраспадам часціц і іх радыеактыўным выпраменьваннем імавернасцю тунэлявання.

Наведаўшы семінар Гамава, нямецкі навуковец Макс Борн паспяхова развіў яго тэорыю, выказаўшы здагадку, што «эфект тунэлявання» не абмяжоўваецца сферай ядзернай фізікі, а мае значна больш шырокае дзеянне, бо ўзнікае па законах квантавай механікі і, такім чынам, выкарыстоўваецца і ў дачыненні для апісання з’яў у многіх іншых сістэмах. Пры аўтаномнай эмісіі з металу ў вакуум, да прыкладу, па закону Фаўлера — Нордгейма, сфармуляванаму ў тым жа 1928 годзе.

У 1957 годзе вывучэнне паўправаднікоў, развіццё транзістарных і дыёдных тэхналогій прывялі да адкрыцця тунэлявання электронаў у механічных часціцах. У 1973 годзе амерыканец Дэвід Джозефсан атрымаў Нобелеўскую прэмію па фізіцы «За тэарэтычнае прадказанне ўласцівасцей току звышправоднасці, які праходзіць праз тунэльны бар’ер», разам з ім прэміі ўдастоіліся японец Лео Эсакі і нарвежац Івар Гіевер «За эксперыментальныя адкрыцці „тунэльных з’яў“ у паўправадніках і звышправадніках адпаведна».
У 2016 годзе было адкрыта і «квантавае тунэляванне вады».

## Гл. таксама

* Карпускулярна-хвалевы дуалізм
* Тунэльны дыёд і развернуты дыёд
* Эфект Джозефсана
* Альфа-распад
* Парадокс тунэльнага эфекту

## Зноскі

## Літаратура

* Тунэльны эфект // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 16: Трыпалі — Хвіліна / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2003. — Т. 16. — С. 31. — 576 с. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0263-6 (т. 16).
* *Туннельный эффект* — артыкул з Фізічнай энцыклапедыі

## Спасылкі

* Артыкул на сайце ХиМиК.ру  (руск.)
* Туннельный эффект  (руск.) // Сайт Маскоўскага дзяржаўнага ўніверсітэта імя М. В. Ламаносава
* На Вікісховішчы ёсць медыяфайлы па тэме Тунэльны эфект