Wat is het quantum-tunnel-effect?
Het quantum-tunnel-effect is het effect waarbij een deeltje door een energiebarrière heen gaat terwijl het niet voldoende energie heeft om over de barrière heen te gaan. Dit proces wordt ook wel tunneling genoemd.
De energiebarrière is voor te stellen als een hoge berg. Een deeltje, dat te weinig energie heeft om over de berg heen te komen, gaat dan door een tunnel naar de andere zijde.
Het quantum-tunnel-effect hangt af van de massa van het deeltje en de hoogte en breedte van de energiebarrière.
 |
| (A) Volgens de klassieke mechanica zal een deeltje niet over de energiebarrière komen als het een energie E heeft die minder is dan de energiebarrière E0. (B) Volgens de quantummechanica is dit wel mogelijk door het optreden van het quantum-tunnel-effect. |
Alfa-verval
Het quantum-tunnel-effect treedt onder andere op bij alfaverval. Bij dit verval verliest een atoomkern een alfa-deeltje (bestaande uit twee protonen en twee neutronen). Een alfa-deeltje is buitengewoon stabiel en kan door het tunneleffect gemakkelijk door de barrière van de sterke aantrekkende kracht van de atoomkern komen.
Scanning Tunneling Microscope
Het tunneleffect wordt ook gebruikt bij een Scanning Tunneling Microscope (STM). In deze micrcoscoop wordt een dunne naald van slechts één atoom dik over een oppervlak bewogen. Door het quantum-tunnel-effect kunnen elektronen overspringen van de naald naar het oppervlak en andersom. Hierdoor ontstaat een beeld van het te onderzoeken oppervlak.