ТУННЕ́ЛЬНЫЙ ЭФФЕ́КТ

ТУННЕ́ЛЬНЫЙ ЭФФЕ́КТ, про­хо­ж­де­ние че­рез по­тен­ци­аль­ный барь­ер час­ти­цы, пол­ная энер­гия ко­то­рой мень­ше вы­со­ты барь­е­ра. Т. э. – кван­то­вое яв­ле­ние, не­воз­мож­ное в клас­сич. ме­ха­ни­ке: час­ти­ца не мо­жет на­хо­дить­ся внут­ри барь­е­ра вы­со­той U, ес­ли её энер­гия ℰ<U, т. к. ки­не­тич. энер­гия час­ти­цы p²/2m=ℰ-U ста­но­вит­ся в этом слу­чае от­ри­ца­тель­ной, а им­пульс час­ти­цы р – мни­мой ве­ли­чи­ной (m – мас­са час­ти­цы). Од­на­ко для час­ти­цы вслед­ст­вие не­оп­ре­де­лён­но­стей со­от­но­ше­ния фик­са­ция в не­ко­торой об­лас­ти внут­ри барь­е­ра де­ла­ет неоп­ре­де­лён­ным её им­пульс. По­это­му име­ет­ся от­лич­ная от ну­ля ве­ро­ят­ность об­на­ру­же­ния час­ти­цы внут­ри об­лас­ти, за­пре­щён­ной с точ­ки зре­ния клас­сич. ме­ха­ни­ки. Т. е. по­яв­ля­ет­ся ве­ро­ят­ность про­хо­ж­де­ния час­ти­цы сквозь по­тен­ци­аль­ный барь­ер. Эта ве­ро­ят­ность тем боль­ше, чем мень­ше мас­са час­ти­цы, чем у́же по­тен­ци­аль­ный барь­ер и чем бли­же энер­гия час­ти­цы к вы­со­те барь­е­ра. Для од­но­мер­но­го по­тен­ци­аль­но­го барь­е­ра гл. ха­рак­те­ри­сти­кой, оп­ре­де­ляю­щей ве­ро­ят­ность про­хо­ж­де­ния сквозь барь­ер, яв­ля­ет­ся ко­эф. про­зрач­но­сти барь­е­ра, рав­ный от­но­ше­нию по­то­ка про­шед­ших сквозь не­го час­тиц к па­даю­ще­му на барь­ер по­то­ку. Для трёх­мер­но­го барь­е­ра, ог­ра­ни­чи­ваю­ще­го об­ласть про­стран­ст­ва с по­ни­жен­ной по­тен­ци­аль­ной энер­ги­ей (по­тен­ци­аль­ную яму), Т. э. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ве­ро­ят­но­стью w вы­хо­да час­ти­цы из этой ямы в еди­ни­цу вре­ме­ни; ве­ли­чи­на w рав­на про­из­ве­де­нию час­то­ты ко­ле­ба­ний час­ти­цы в яме на ве­ро­ят­ность про­хо­ж­де­ния час­ти­цы сквозь барь­ер. Воз­мож­ность «про­са­чи­ва­ния» час­ти­цы на­ру­жу при­во­дит к то­му, что уров­ни энер­гии час­тиц при­об­ре­та­ют ко­неч­ную ши­ри­ну по­ряд­ка ћw (ћ – по­сто­ян­ная План­ка).

При­ме­ры про­яв­ле­ния Т. э.: аль­фа-рас­пад ра­дио­ак­тив­ных ядер, ав­то­ио­ни­за­ция ато­ма в силь­ном элек­трич. по­ле, ав­то­элек­трон­ная эмис­сия, Джо­зеф­со­на эф­фект и др.