Efeito túnel

Nota: Se procura o fenômeno parapsíquico, consulte Experiência de quase-morte.

A Wikipédia possui o portal: Portal de Física {{{Portal2}}} {{{Portal3}}} {{{Portal4}}} {{{Portal5}}}

Efeito túnel, em mecânica quântica, consiste no evento de uma partícula atravessar uma região em que a energia potencial é maior do que a sua energia total - esta barreira é intransponível na mecânica clássica, pois a energia cinética da partícula seria negativa na região

Efeito túnel, tunelamento ou penetração de barreira

O tunelamento quântico ou efeito túnel ocorre quando uma onda encontra no seu percurso um obstáculo, a intensidade ou amplitude desta não termina imediatamente no obstáculo, mas decresce exponencialmente após o contato.

De acordo com a mecânica clássica, quando um elétron com uma certa energia E incide sobre uma barreira de potencial com energia P (sendo P>E), ele é totalmente refletido. A mesma situação, agora abordada pela mecânica quântica, mostra que há uma probabilidade de que o Elétron "atravesse" barreira, aparecendo do outro lado. Este efeito pode ser observado experimentalmente e é o princípio de técnologias tais como os diodos túnel, os transístores de efeito de campo e os microscópios de varredura por sonda, onde os elétrons "tunelam" da superfície até a ponta microscópica do equipamento, sem que estas se toquem. A razão para que este efeito ocorra é que o Elétron, do ponto de vista quântico, pode manifestar o comportamento tanto de partícula como de onda. Nesta abordagem o elétron é descrito como uma onda de matéria. Comportando-se como uma onda, podemos atribuir ao elétron uma probabilidade de reflexão e uma probabilidade de transmissão: que o elétron seja refletido ou transmitido pela barreira de potencial. A probabilidade de transmissão é extremamente sensível à amplitude do potencial e à largura da barreira. Assim, mesmo sem conter energia suficiente para atravessar a barreira, o elétron a atravessa por "tunelamento", comportando-se como onda.

Uma experiência simples deste princípio envolve um LASER e dois prismas de vidro. Este prisma pode ser usado como refletor no ar ou no vácuo, já que o ângulo de reflexão total (ângulo mínimo em relação a normal onde a luz é completamente refletida) é menor que 45 graus. Assim, quando a luz incide por uma das faces perpendiculares do prisma, esta é completamente refletida e sai pela outra face.

Quando utilizamos o LASER, e um pouco de fumaça numa sala escura, é fácil verificar isso, assim como o fato de nenhuma luz escapar pela face inclinada do prisma. No entanto, aproximando-se a face inclinada de outro prisma, nota-se que, bem próximo, antes de se tocarem, uma parte do LASER emerge do outro prisma, comprovando o efeito túnel.

História

O físico japonês Leo Esaki descobriu o tunelamento de elétrons, o que lhe rendeu o Premio Nobel de Física do ano de 1973.