Kvanttittumista

Kvanttittumista on kvanttimekaniikan ilmiö, jossa hiukkanen voi ylittää potentiaalibaarin, vaikka sen kineettinen energia olisi pienempi kuin esteen korkeus. Tämä johtuu siitä, että hiukkanen on aallon kaltainen ilmiö ja sen aaltofunktio ulottuu esteen toiselle puolelle. Tunneli-konstruktio antaa ei-nollan todennäköisyyden, jolla hiukkanen voi olla esteen yli. Schrödingerin yhtälön ratkaisut selittävät tämän ilmiön ja todennäköisyys pienenee nopeasti esteen paksuuden ja korkein mukaan, mutta se ei koskaan ole tältä osin nolla.

Kvanttittumista ei ole vain teoreettinen käsite; sillä on monia käytännön ilmentymiä. Radioaktiivisessa hajoamisessa hiukkanen voi tunkeutua esteen läpi, mikä mahdollistaa hajoamisen edistymisen. Ydinfuusiossa tähtien sisällä kvanttitulolla on keskeinen rooli protonien yhdistymisessä, vaikka välillä energiakontakti ei ole klassisesti riittävä. Elektronien kyky kulkea käänteisten diodien läpi mahdollistaa erilaiset elektroniset laitteet, ja skannaus-tunneli-mikroskoopin kaltaisissa laitteissa kvanttitulon avulla voidaan tarkkailla atomitasoa. Myös superjohtavissa rakenteissa Josephson-ilmiö liittyy kvanttittumiseen.

Kvanttittumista on keskeinen osa modernia teknologiaa ja perusfysiikan tutkimusta. Se selittää ilmiöitä, joita klassinen fysiikka ei pysty kuvaamaan, ja mahdollistaa monia sovelluksia sekä uusien materiaalien ja laitteiden suunnittelun.