Το φαινόμενο σήραγγας ή κβαντοσηράγγωση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο ένα κβαντικό σωματίδιο διασχίζει ένα φράγμα σωματιδίων, το οποίο φαίνεται πως είναι απίθανο να ξεπεραστεί. Το φαινόμενο παίζει ρόλο στην πυρηνική σύντηξη[1] και σε εφαρμογές στη μικροηλεκτρονική[2]. Προτάθηκε θεωρητικά στις αρχές του 20ού αιώνα και έγινε αποδεκτό ως φυσικό φαινόμενο στα μέσα του αιώνα αυτού.[3]

Αρχή λειτουργίαςΕπεξεργασία

 
Γραφική παράσταση της κυματοσυνάρτησης σωματιδίου γνωστής μηχανικής ενέργειας Ε (σε κόκκινο και μπλε χρώμα), πάνω στη γραφική παράσταση του δυναμικού V (σε μαύρο), ως προς την θέση

Σύμφωνα με την εξίσωση του Σρέντιγκερ ένα σωματίδιο έχει πιθανότητα να βρεθεί σε μια περιοχή που απαιτεί ενέργεια περισσότερη από αυτήν που έχει το σωματίδιο. Μια τέτοια περιοχή ονομάζεται φράγμα δυναμικού. Όταν το φράγμα δυναμικού έχει άπειρο βάθος, τότε η πιθανότητα μηδενίζεται, δηλαδή είναι αδύνατον το σωματίδιο να βρεθεί μέσα στο φράγμα. Όταν όμως το μήκος είναι πεπερασμένο τότε το σωματίδιο έχει πιθανότητα να βρεθεί μέσα στο φράγμα, και αν από την άλλη μεριά του φράγματος υπάρχει μια περιοχή που απαιτεί λιγότερη ενέργεια από αυτήν που έχει το σωματίδιο, μπορεί να βρεθεί και εκεί, να διαπεράσει δηλαδή το φράγμα. Η πιθανότητα όμως μειώνεται εκθετικά μέσα στο φράγμα. Με άλλα λόγια αν ένας μεγάλος αριθμός σωματιδίων βρεθεί στη μία περιοχή ένα μικρό ποσοστό θα καταφέρει να διαπεράσει το φράγμα.

Παραδείγματα εφαρμογώνΕπεξεργασία

Μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (scanning tunneling microscope - STM)Επεξεργασία

Μικροσκόπιο που χρησιμοποιεί το ρεύμα του φαινομένου σήραγγας μεταξύ μιας αιχμηρής ακίδας και μιας επιφάνειας για χαρτογράφηση. Οι σχετικές μικρογραφίες μπορούν να απεικονίσουν με ατομική ανάλυση τη δομή και την πυκνότητα καταστάσεων επιφανειών (ημι)αγώγιμων υλικών. Εφευρέθηκε το 1981 στα εργαστήρια της IBM στην Ελβετία από τους Μπίνιγκ (Binnig) και Ρόρερ (Rohrer), που τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ φυσικής του 1986 για αυτήν τους την εφεύρεση.[4]


ΑναφορέςΕπεξεργασία

  1. Serway; Vuille (2008). College Physics. 2 (Eighth έκδοση). Belmont: Brooks/Cole. ISBN 9780495554752. 
  2. Taylor, J. (2004). Modern Physics for Scientists and Engineers. Prentice Hall. σελ. 234. ISBN 013805715X. 
  3. Razavy, Mohsen (2003). Quantum Theory of Tunneling. World Scientific. σελίδες 4, 462. ISBN 9812564888. 
  4. «The Nobel Prize in Physics 1986». NobelPrize.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 7 Αυγούστου 2020. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοιΕπεξεργασία