작은 입자는 왜 넘을 힘이 없는 벽을 뚫고 지나갈 수 있을까?

How can tiny particles pass through barriers they lack the energy to climb?

벽을 두 배로 두껍게 하면, 벽을 뚫고 나오는 전자는 절반이 될까요?

무슨 일이 일어났나

작은 입자는 파동이기도 해서, 벽에 부딪힌 파동이 벽 속으로 조금 스며들며 줄어들다가 벽이 끝나면 반대편으로 다시 이어집니다.

Lindau 노벨 수상자 소개는 이 파동 함수 때문에 일부 알갱이가 장벽을 지나간다고 설명합니다 — 넘는 것이 아니라 스며 지나가는 셈입니다.

시뮬레이터에서 3 eV 전자의 파동은 5 eV 벽 속에서 138 pm 마다 e 분의 1 로 줄어서, 0.4 nm 벽은 0.0119, 0.8 nm 벽은 4.02×10⁻⁵ 만 지나갑니다.

NIST 에 따르면 주사 터널링 현미경도 바늘과 겉면이 원자 몇 개 거리로 가까워지면 터널 전류가 빠르게 늘어나는 이 성질을 씁니다.

💡 생활 속 예시

  • 과학책에 실린 금속 겉면의 원자 사진(주사 터널링 현미경)은, 바늘 끝과 겉면 사이 빈틈을 전자가 뚫고 흐르는 아주 작은 전류로 그린 것입니다.
  • 전자 부품 가게에서 파는 «터널 다이오드» 라는 부품 이름은, 전자가 넘을 수 없는 장벽을 뚫고 지나는 이 현상에서 왔습니다.

확인된 값

하나의 양자 상태가 회로 전체에 퍼져 입자가 장벽을 지나간다
through barrier 출처
파동 함수 때문에 일부 입자가 퍼텐셜 장벽을 지나간다 (에사키)
small portion passes 출처
바늘과 표면이 원자 몇 개 거리로 가까워지면 터널 전류가 빠르게 는다
few atomic diameters 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 전자기와 양자 · 양자와 미시세계 [12전자03-03]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 원자와 양자 역학

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④ 실시간 자료

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