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Tunneleffekt

Ein Phänomen aus der Quantentheorie, das man sich wie folgt veranschaulichen kann. Man stelle sich einen Ball vor, der auf einen Hügel zurollt:

 

Ein Huegel, von links rollt ein Ball, der entweder schnell genug ist, um den Huegel zu ueberwinden, oder aber nicht.  Angedeutet ist ausserdem eine direkte, waagerechte 'Tunnelverbindung'

Solange wir Quanteneffekte außen vor lassen (mit anderen Worten, in der klassischen Physik), hängt allein von der Energie des Balles ab, was passiert: Wenn sich der Ball schnell genug bewegt (mit anderen Worten, genügend viel Energie besitzt) wird er den Hügel hochrollen, am Gipfel B vorbei und auf der anderen Seite nach unten. Hat der Ball zu wenig Energie, wird er nicht den Gipfel erreichen, sondern lediglich eine bestimmte Maximalhöhe; anschliessend wird er zurückrollen in die Richtung, aus der er kam.

Geht es nicht um einen Ball, sondern um ein Quantenteilchen, gibt es noch eine weitere Möglichkeit. Selbst ein Teilchen, das nur genügend Energie besitzt, um zur Höhe A zu gelangen, aber nicht, um zum Gipfel B zu kommen, kann auf der rechten Seite des Hügels am Punkt C auftauchen und von dort weiterrollen. Solch ein Übergang heißt tunneln - es ist, als hätte das Teilchen einen geheimen Tunnel durchlaufen, um direkt von A nach C zu gelangen, ohne über die verbotene Gipfelregion B reisen zu müssen.

Allgemeiner haben wir es immer dann mit dem Tunneleffekt zu tun, wenn ein Quantensystem von einem Zustand A in einen Zustand C übergehen kann, das analogische klassische System dies allerdings nicht könnte, weil dabei ein unzugänglicher Zwischenzustand B durchlaufen werden müsste.


Varianten

  • tunneln