トンネル効果（読み）とんねるこうか

日本大百科全書(ニッポニカ)

トンネル効果
とんねるこうか

α(アルファ)崩壊により原子核から放出されるα粒子のエネルギーは、α粒子が外に出るときに超えねばならないポテンシャル・エネルギーの高さよりも小さいことが多い。このようにポテンシャルの高さより低いエネルギーの粒子がポテンシャルを通過する現象をトンネル効果という。図では、ポテンシャルV(r)のもっとも高い値V_Mよりエネルギーの低い粒子がポテンシャルを通過していく。このような現象は通常の古典力学の法則に従う場合には絶対おこらないことであり、量子力学的な運動に由来する。きわめて薄い金属箔(はく)を光がわずかに透過するのと似ている。透過の割合はポテンシャルと粒子のエネルギーを示す線で囲まれた領域の面積によってきわめて敏感に変わる。たとえば、ウランの原子核から420万電子ボルトのα粒子がこのポテンシャルの壁を通過する確率は10^-37くらいの確率であるが、これよりも100万電子ボルト高いα粒子であれば確率が5×10⁷も大きくなる。実際のα粒子がウランから飛び出る割合は、α粒子が原子核内で毎秒10²¹回もポテンシャルの壁と衝突するので、この確率よりずっと大きくなる。半導体や金属面の接触によって生じる電子の流れはトンネル効果による。とくに不純物の多い半導体に負の抵抗が生ずるエサキダイオードやジョセフソン効果はトンネル効果の典型的な例である。

［田中　一］

[参照項目] | α崩壊 | エサキダイオード | ジョセフソン素子 | ポテンシャル

トンネル効果〔図〕

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

トンネル効果
トンネルこうか
tunnel effect

ポテンシャル障壁があるとき，その最高値より小さい運動エネルギーしかもたない粒子でも，その中にしみこんだり，障壁を通り抜けたりすることができるという現象。古典力学では説明できず，量子力学的な考慮が必要である。原子核のα崩壊，エサキダイオード，ジョセフソン効果などはトンネル効果によって説明される。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典