A quantum mechanical phenomenon where a wavefunction can propagate through a potential energy barrier. Classically, a particle lacking sufficient energy to surmount a barrier would be reflected. However, due to the wave-like nature of particles, there is a non-zero probability that the particle can appear on the other side of the barrier, effectively ‘tunneling’ through it.
Quantum Tunneling
- Friedrich Hund
Quantum tunneling is a direct consequence of the Heisenberg uncertainty principle and the probabilistic nature of a particle’s location described by its wavefunction. When a particle’s wavefunction encounters a potential barrier, it does not abruptly drop to zero. Instead, it decays exponentially inside the barrier. If the barrier is thin enough, the wavefunction can have a small but non-zero amplitude on the other side. Since the probability of finding the particle is related to the square of the wavefunction’s amplitude, there is a finite probability of the particle being detected on the far side of the barrier.
The probability of tunneling decreases exponentially with the thickness of the barrier and the square root of the barrier’s height and the particle’s mass. This is why tunneling is significant for microscopic particles like electrons but negligible for macroscopic objects. For example, in nuclear fusion within the Sun, protons do not have enough thermal energy to overcome their mutual electrostatic repulsion (the Coulomb barrier). Fusion is only possible because the protons can tunnel through this barrier, allowing the strong nuclear force to bind them together. Similarly, the scanning tunneling microscope (STM) works by measuring the tunneling current of electrons between a sharp metallic tip and a sample surface, allowing for imaging with atomic resolution.
النوع
Disruption
الاستخدام
Precursors
- Schrödinger equation (1926)
- Wave-particle duality
- Studies of radioactivity (alpha decay)
- Heisenberg uncertainty principle (1927)
التطبيقات
- scanning tunneling microscope (STM)
- tunnel diodes in electronics
- flash memory (floating-gate transistors)
- nuclear fusion in stars
- alpha decay of atomic nuclei
براءات الاختراع:
Potential Innovations Ideas
!!مستويات !!! العضوية مطلوبة
يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.
متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية
احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه
أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<
Historical Context
Quantum Tunneling
(if date is unknown or not relevant, e.g. "fluid mechanics", a rounded estimation of its notable emergence is provided)
Related Invention, Innovation & Technical Principles