Tunneleffect

Tunneleffect of tunneling is het effect in de kwantummechanica waarbij een deeltje door een barrière heen gaat, terwijl het niet voldoende energie heeft om over de barrière heen te gaan. Dit heet het tunneleffect, omdat de energiebarrière is voor te stellen als een hoge berg. Het deeltje dat te weinig energie heeft om over de berg heen te komen, gaat als het ware door een tunnel naar de andere zijde.

Aangezien verschijnselen op dit atomaire niveau zowel een deeltjeskarakter als een golfkarakter hebben, is de identiteit van individuele deeltjes niet vast te stellen. Op kwantumniveau verschijnen en verdwijnen er namelijk voortdurend deeltjes door kwantumfluctuaties. Je kunt dus met evenveel recht zeggen dat het deeltje voor de barrière verdwijnt en er aan de andere kant een zelfde soort deeltje verschijnt.

De oorzaak van tunneling is de overlap tussen de golffuncties aan weerszijden van de energiebarrière die elk in de barrière een zeer kleine, waarde hebben, maar niet nul zijn.

Het verschijnsel houdt verband met de onzekerheidsrelatie van Heisenberg: als men precies weet hoeveel energie een deeltje heeft, kan men onmogelijk weten waar (aan welke zijde van de barrière) het zich precies bevindt en als men precies weet waar het deeltje is, kan men onmogelijk precies weten hoeveel energie het heeft.

Het tunneleffect wordt op verschillende wijzen waargenomen en toegepast:

• Zo kunnen alfadeeltjes (twee neutronen en twee protonen) zich alleen op deze manier aan de sterke kracht binnen de atoomkern onttrekken. Hiermee wordt de alfastraling bij sterren verklaard.
• De werking van de tunneldiode is gebaseerd op het tunneleffect.
• In scanning tunneling microscopie wordt dit effect gebruikt om kleine objecten nog meer te kunnen vergroten.