Efecto túnel
En lo clásico una pelota corta de energía no supera la colina y simplemente rebota. En lo cuántico la función de onda no se detiene dentro del muro y solo se apaga como exp(-κx). Una amplitud pequeña se filtra al otro lado, y la probabilidad de pasar no es 0. El primer dibujo muestra la oscilación de la izquierda muriendo dentro del muro y volviendo pequeña a la derecha.
Una onda que llega desde la izquierda no se detiene en el muro como lo haría una partícula clásica. Dentro del muro la oscilación desaparece y la amplitud se apaga con suavidad como exp(-κx), y luego vive de nuevo como una oscilación pequeña al otro lado. Haz el muro más grueso y la amplitud filtrada a la derecha se vuelve visiblemente menor. La función de onda sigue continua a través del muro.
La probabilidad de transmisión aquí es un número sin unidades entre 0 y 1, una cantidad distinta de un par T o de un periodo T. Sube la energía de la partícula hacia la altura del muro y esa probabilidad trepa hacia 1. A grandes rasgos T ≈ exp(-2κL), así que un muro más alto o más grueso hace caer la probabilidad con pendiente fuerte. La tasa de decaimiento es κ = √(2m(V-E))/ℏ, que fija cuán rápido se apaga la onda dentro del muro.
Pon los dos mundos lado a lado y la diferencia es clara. Una partícula clásica con menos energía que el muro tiene T = 0 y tiene que rebotar. Una partícula cuántica en el mismo sitio tiene T > 0 y una parte atraviesa el muro. Sube el muro y la transmisión cuántica se encoge pero no toca 0. Una región cerrada en lo clásico es una región que lo cuántico entra y cruza.
Mira de cerca dentro del muro y la amplitud es una cola suave que cae como exp(-κx). Sube el decaimiento, que es lo mismo que hacer el muro más alto, y la cola se precipita con más pendiente. Una cola más empinada deja una amplitud menor al final del muro, y se filtra menos. Un muro más grueso o más alto hace el decaimiento más rápido y la transmisión mucho menor.
Esta filtración se esconde por toda la naturaleza y por la técnica. Se pueden elegir tres escenas. En la desintegración alfa una partícula alfa dentro de un núcleo sale a través de la barrera nuclear, y esa probabilidad de transmisión fija la vida media. Un tipo de microscopio de electrones dibuja átomos con la corriente de túnel que se filtra entre una punta y una superficie. La memoria flash guarda información dejando que los electrones atraviesen por túnel una barrera aislante delgada y atrapen carga.