Тунэльны эфект

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  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 Hund F. Zur Deutung der Molekelspektren III, Zeitschrift für Physik, Band 43, 1927, S. 805—826.. У 1928 годзе незалежна адзін ад аднаго формулы тунэльнага эфекту прымянілі ў сваіх працах рускі навуковец  і амерыканскія навукоўцы  і Эдвард Кондан пры распрацоўцы тэорыі альфа-распадуГамов Г. Очерк развития учения о строении атомного ядра (I. Теория радиоактивного распада) // УФН 1930. В. 4.. 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 , 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 «».

 Гл. таксама 
 Карпускулярна-хвалевы дуалізм
 Тунэльны дыёд і развернуты дыёд
 Эфект Джозефсана
 Альфа-распад
 Парадокс тунэльнага эфекту

 Зноскі 

 Літаратура 



 Спасылкі 
 Артыкул на сайце ХиМиК.ру 
 Туннельный эффект  // Сайт Маскоўскага дзяржаўнага ўніверсітэта імя М. В. Ламаносава


Катэгорыя:Квантавыя з’явы
Катэгорыя:Квантавая механіка