トンネル効果

とんねるこうか

粒子が、越えるだけのエネルギーを持っていない壁の向こう側に、ある確率で現れる現象。粒子が波としてふるまうために起こる。

ボールは、勢いが足りなければ坂を越えられません。ところが量子力学では、粒子の居場所は波で表され、その波は壁の中にも少ししみ込みます。壁が十分に薄ければ、波は向こう側まで届き、そこで粒子が見つかる確率がゼロでなくなります。1928年、ガモフ^[1]と、ガーニーとコンドン^[2]は、別々にこの考えを原子核に当てはめ、アルファ粒子が壁より低いエネルギーで原子核から出てくる謎を解きました。

すり抜ける確率は、壁の厚さと高さにきわめて敏感です。太陽の中心で原子核どうしが反発を越えて核融合できるのも、この効果のおかげです。半導体では、絶縁の膜が薄くなりすぎると、電子がすり抜けて電流が漏れます。逆にこれを利用した電子部品や、原子1個を見分ける顕微鏡も作られています。