Tunnelointitodennäköisyys

Tunnelointitodennäköisyys, tunnetaan myös nimellä tunneleutumistodennäköisyys, on kvanttimekaniikan käsite, joka kuvaa todennäköisyyttä, että hiukkanen läpäisee potentiaalivallin, vaikka sen energia olisi pienempi kuin vallin korkeus. Klassisessa fysiikassa tällainen läpäisy olisi mahdotonta. Kvanttimekaniikassa hiukkasen aaltoluonteen vuoksi on olemassa nollasta poikkeava todennäköisyys, että hiukkanen löytyy potentiaalivallin toiselta puolelta.

Tunnelointitodennäköisyyteen vaikuttavat useat tekijät. Keskeisimpiä ovat potentiaalivallin korkeus ja leveys sekä hiukkasen massa ja energia. Mitä korkeampi ja leveämpi potentiaalivalli on, sitä pienempi on tunnelointitodennäköisyys. Vastaavasti kevyemmille hiukkasille ja korkeammilla energioilla tunnelointi on todennäköisempää. Tarkka matemaattinen lauseke tunnelointitodennäköisyydelle riippuu tarkasteltavasta potentiaalimallista. Yksinkertaisimmillaan se voidaan approksimoida eksponentiaalisesti pienenevänä funktiona vallin ominaisuuksista.

Ilmiöllä on merkittäviä sovelluksia eri tieteen ja teknologian aloilla. Yksi tunnetuimmista esimerkeistä on skannauskääntömikroskopia (STM), jossa elektronien tunnelointia hyödynnetään atomitasoisten pintojen kuvaamiseen. Tunnelointia esiintyy myös monissa luonnonilmiöissä, kuten radioaktiivisessa hajoamisessa ja kemiallisissa reaktioissa, sekä puolijohdekomponenttien, kuten tunnelidiodien, toiminnassa.