ПОТЕНЦИА́ЛЬНЫЙ БАРЬЕ́Р

ПОТЕНЦИА́ЛЬНЫЙ БАРЬЕ́Р, об­ласть про­стран­ст­ва, в ко­то­рой по­тен­ци­аль­ная энер­гия $U(x)$ час­ти­цы боль­ше, чем вне этой об­лас­ти. В клас­сич. ме­ха­ни­ке, где со­стоя­ние час­ти­цы оп­ре­де­ля­ет­ся её ко­ор­ди­на­той и им­пуль­сом, воз­мож­ны лишь два ва­ри­ан­та: ес­ли энер­гия $ℰ$ час­ти­цы боль­ше вы­со­ты П. б., она сво­бод­но «про­хо­дит над ним»; в про­тив­ном слу­чае она «от­ра­жа­ет­ся» от П. б. в точ­ке, где $ℰ=U(x)$, и дви­жет­ся вспять: энер­гия клас­сич. час­ти­цы $ℰ=p^2/2m+U(x)$ ($m$ – мас­са час­ти­цы) со­хра­ня­ет­ся, а её им­пульс дол­жен $p=\pm\sqrt{2m(ℰ-U(x))}$ быть ве­ще­ст­вен­ным. По­это­му в под­барь­ер­ной об­лас­ти, где $ℰ\lt U(x)$, час­ти­ца на­хо­дить­ся не мо­жет. Клас­сич. сис­те­ма мо­жет пре­одо­леть П. б., по­лу­чив из­вне не­об­хо­ди­мое ко­ли­че­ст­во энер­гии.

В кван­то­вой ме­ха­ни­ке вол­но­вые функ­ции $ψ_n$ на­ле­таю­щей на П. б. час­ти­цы от­лич­ны от ну­ля не толь­ко вне под­барь­ер­ной об­лас­ти, но и внут­ри неё – они лишь экс­по­нен­ци­аль­но умень­ша­ют­ся при уда­ле­нии от стен­ки внутрь П. б. По­это­му от­лич­на от ну­ля (и умень­ша­ет­ся экс­по­нен­ци­аль­но с уда­ле­ни­ем от стен­ки) и ве­ро­ят­ность $|ψ_n|^2$ на­хо­ж­де­ния час­ти­цы внут­ри П. б., а сле­до­ва­тель­но, и за ним, т. е. кван­то­вая час­ти­ца про­хо­дит сквозь барь­ер (тун­не­ли­ру­ет, см. Тун­нель­ный эф­фект). При этом ве­ро­ят­ность от­ра­же­ния час­ти­цы от П. б. так­же от­лич­на от ну­ля да­же при энер­ги­ях, бóльших вы­со­ты П. б. (в клас­сич. ме­ха­ни­ке она рав­на ну­лю).