L'EFFETTO TUNNEL QUANTISTICO

 

Un’interessante conseguenza del Principio di Indeterminazione di Heisenberg è il cosiddetto Effetto Tunnel.

Classicamente una particella può oltrepassare un ostacolo (o una barriera di potenziale) soltanto se possiede sufficiente energia. In campo umano una situazione simile può essere immaginata pensando ad un atleta impegnato in un salto in alto. Se dopo adeguata rincorsa, il nostro sportivo sarà in grado di esprimere sufficiente energia, riuscirà ad oltrepassare l'asticella che fissa il limite superiore del salto, viceversa rovinerà contro di essa. Tale situazione non è vera in meccanica quantistica. Il piccolissimo grado di indeterminazione esistente tra i vari livelli di energia e tempo, si traduce in rapidissime fluttuazioni dei sistemi microfisici. Per tempi che si aggirano intorno al miliardesimo di trilionesimo di secondo, un gruppo di elettroni può prendere a prestito dal "nulla" sufficiente energia e oltrepassare una barriera di potenziale altrimenti insuperabile. Il Principio di Indeterminazione vincola però la realizzazione di una tale transizione alla rapidissima restituzione dell'energia utilizzata nel prestito.

L'Effetto Tunnel quantistico ha validità universale ed è alla base di fenomeni quali il "tunneling elettronico" e la radioattività.

Il nucleo di un atomo è normalmente circondato da una altissima "barriera" che non permette ai neutroni e ai protoni di allontanarsi da esso. Nonostante ciò ( specialmente nei minerali di Uranio e Radio) in seguito a Effetto Tunnel, i nucleoni, possono "scavarsi profonde gallerie" e lasciarsi alle spalle le barriere di potenziale rappresentate dall'attrazione nucleare, dando così vita al fenomeno della radioattività.

 

 

 La figura mostra l'evoluzione di un pacchetto di onde associate ad un gruppo di particelle che incontrano una barriera di potenziale. Questa barriera può essere, ad esempio, la giunzione di un diodo. Tali onde, pur essendo "sottodimensionate" rispetto all'altezza della barriera che devono oltrepassare, riescono, per Effetto Tunnel, a superarla agevolmente.

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