Efecto túnel

El efecto túnel es un efecto mecanocuántico que consiste en que una partícula pueda atravesar una barrera de potencial sin tener energía suficiente para rebasarla por encima (en el sentido clásico), debido a que la probabilidad de que la partícula se encuentre al otro lado de la barrera es no nula.

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Imaginemos que se dispone de un cañón confinado entre unas paredes muy gruesas y elevadas. Desde el punto de vista clásico los proyectiles que se disparasen con el cañón sólo podrían atravesar la barrera de una manera, disparando por elevación, esto es, de tal manera que los proyectiles pasaran por encima de ésta, puesto que la energía cinética comunicada al proyectil, en el disparo, no sería suficiente para atravesar la pared. Consideremos que este cañón se cargase con unos proyectiles un tanto especiales. Podría decirse que "trucados" y de tal manera que, a pesar de que los proyectiles no tuviesen la energía suficiente para sobrepasar la barrera por altura, sí podrían hacerlo atravesando la pared de una manera no clásica, transformándose en el momento del impacto en un sistema inmaterial. Una especie de onda penetrante que horadase el compacto material de la barrera como si este estuviese hueco.

Es un fenómeno que no presenta analogía fuera de la mecánica cuántica, (parte de la mecánica que se encarga del estudio y teorización del comportamiento de partículas y sistemas microscópicos). La única manera de explicar este efecto es apoyándose en la naturaleza dual que parece presentar la materia, a este tamaño. Las partículas parecen comportarse, indistintamente, como ondas o como partículas (dualidad onda-corpúsculo) frente a determinadas condiciones de contorno, (restricciones que se imponen a un sistema en un determinado experimento). Esta naturaleza tan extraña para nosotros, puesto que en nuestro mundo macroscópico no observamos nada similar, es la que, por ejemplo, impide establecer con exactitud la posición y el momento de una partícula al mismo tiempo (principio de incertidumbre de Heisenberg).

Aprovechando este efecto, se han diseñado el microscopio de efecto túnel de barrido y el microscopio de fuerza atómica, que logran la determinación de las posiciones atómicas en una superficie, el primero, y el segundo, el desplazamiento de átomos individuales sobre superficies homogéneas. Las experimentaciones en reactores de fusión nuclear también utilizan este efecto.

El efecto túnel no sólo tiene aplicaciones en el campo de la tecnología, es además, esencial para explicar el hecho de que en las estrellas se produzca la fusión de los núcleos de hidrógeno a temperaturas, en teoría, demasiado bajas.

Es interesante añadir que en el efecto túnel, debido al carácter "no localizable" de las partículas, se produce, según la interpretación ortodoxa de la mecánica cuántica, una rotura del principio de causalidad. Esto se debe a que la partícula puede que salga del pozo aún antes de llegar a la barrera de potencial.

Véase también

• Pozo cuántico
• Barrera de potencial