Kvanttitunneloitumista

Kvanttitunneloitumista on kvanttimekaaninen ilmiö, jossa hiukkanen voi läpäistä potentiaalivallin, vaikka sen energia olisi pienempi kuin vallin korkeus. Klassisessa fysiikassa tämä olisi mahdotonta, mutta kvanttimekaniikassa hiukkasella on aalto-ominaisuuksia, jotka mahdollistavat tämän epätodennäköisen tapahtuman.

Ilmiö perustuu hiukkasen aaltofunktioon, joka ei ole nolla edes potentiaalivallin sisällä. Vaikka aaltofunktio vaimenee vallin läpi kulkiessa, sillä on pieni, mutta nollasta poikkeava arvo myös vallin toisella puolella. Tämä tarkoittaa, että on olemassa tietty todennäköisyys löytää hiukkanen vallin takaa, ikään kuin se olisi "tunneloitunut" sen läpi.

Kvanttitunneloitumisella on useita tärkeitä sovelluksia. Esimerkiksi scanning tunneling microscope (STM) -mikroskooppi hyödyntää tätä ilmiötä kuvien luomiseen atomitasolla. Myös radioaktiivisessa hajoamisessa, kuten alfan hajoamisessa, kvanttitunneloituminen on keskeinen mekanismi. Aurinkoenergian hyödyntämisessä ydinreaktioissa ja joidenkin puolijohdekomponenttien toiminnassa on myös havaittavissa kvanttitunneloitumisen vaikutuksia. Ilmiö on perustavanlaatuinen osa kvanttimekaniikkaa ja sillä on syvällisiä seurauksia ymmärryksellemme maailmankaikkeudesta.