Cuando compras a través de enlaces de afiliados en nuestra web, es posible que obtengamos una comisión sin coste adicional para ti. Aprende ¿Qué es el efecto túnel?
El efecto túnel es un fenómeno de mecánica cuántica que parece sacado de una novela de ciencia ficción. Desafía las expectativas de la física clásica, ya que implica que las partículas atraviesan barreras energéticas que, en teoría, no deberían tener energía para superar.
Por ejemplo, imaginemos un electrón que se acerca a una barrera energética. En la física clásica, si el electrón carece de la energía necesaria para superar la barrera, se reflejaría.
Sin embargo, en el reino cuántico, existe la probabilidad de que este electrón aparezca al otro lado de la barrera como si la hubiera atravesado, de ahí el término “tunelización“.
Esta peculiaridad surge porque las partículas en la mecánica cuántica pueden comportarse como ondas, y estas ondas no se detienen en la barrera sino que disminuyen lentamente en amplitud, permitiendo el potencial para que la partícula exista más allá de la barrera.
Aunque hablar de efecto túnel puede ser complicado de entender en un comienzo, en esta guía trataremos de explicarlo de una forma sencilla y amena.
¿Cómo funciona el túnel cuántico?
Describir el efecto túnel implica profundizar en los conceptos abstractos de la mecánica cuántica.
A diferencia de las partículas clásicas, las partículas cuánticas se describen mediante una función de onda, que proporciona probabilidades de dónde puede encontrarse la partícula.
Cuando una partícula cuántica encuentra una barrera, su función de onda no termina bruscamente en el borde de la barrera, sino que disminuye exponencialmente, extendiéndose dentro y más allá de la barrera.
Esto significa que existe una probabilidad distinta de cero de encontrar la partícula al otro lado de la barrera, aunque técnicamente no tenga suficiente energía para cruzarla.
La probabilidad de que se produzca un túnel depende de factores como la anchura y la altura de la barrera y la masa de la partícula.
Las partículas más pequeñas y ligeras tienen más probabilidades de hacer un túnel que las más grandes y pesadas, y una barrera más estrecha y baja es más fácil de atravesar que una más ancha y alta.
Historia del efecto túnel
| Año | Evento | Detalles |
|---|---|---|
| Finales del siglo XIX – Inicios del siglo XX | Atisbos del túnel cuántico | Los primeros indicios del túnel cuántico se vincularon con el estudio de la radiactividad. |
| 1927 | Reconocimiento del túnel cuántico | El túnel cuántico fue oficialmente reconocido como un fenómeno distinto por Friedrich Hund, Leonid Mandelstam y Mikhail Leontovich al estudiar las implicaciones de la ecuación de onda de Schrödinger. |
| 1928 | Aplicación a la desintegración alfa | El túnel cuántico proporcionó una explicación matemática para la desintegración alfa. Este avance se debió al trabajo de George Gamow, Ronald Gurney y Edward Condon. |
| Mediados del siglo XX en adelante | Desarrollo de la tecnología moderna | El túnel cuántico se volvió instrumental en el desarrollo de la tecnología moderna, incluyendo semiconductores, transistores y diodos. |
| 2016 | Descubrimiento del túnel cuántico del agua | Se descubrió el túnel cuántico del agua, contribuyendo aún más a nuestra comprensión de este fenómeno único. |
Lo esencial sobre el efecto túnel
El efecto túnel cuántico, aunque pueda sonar extraño o contraintuitivo, es un concepto esencial de la mecánica cuántica y ha demostrado ser parte integrante de la tecnología moderna.
Desde los transistores y diodos hasta el futuro potencial de la comunicación inalámbrica, esta tecnología emergente es muy prometedora para impulsar los avances tecnológicos.
Las recientes investigaciones sobre detectores basados en grafeno que aprovechan la tunelización cuántica sugieren la posibilidad de superar las capacidades de la 5G y redefinir las comunicaciones inalámbricas. Esto podría conducir a una transferencia de datos más rápida y eficiente, transformando potencialmente las operaciones empresariales e impulsando la productividad general.
En esencia, la tunelización cuántica no es solo una curiosidad teórica de la física cuántica o los ordenadores cuánticos.
Sus implicaciones prácticas son amplias e influyentes, desde el microcosmos de los núcleos atómicos hasta el macrocosmos de las redes de telecomunicaciones.
A medida que aumente nuestra comprensión de la mecánica cuántica, también lo harán las posibilidades y aplicaciones de esta tecnología.
Es importante mantenerse actualizado sobre los avances sobre el estudio del efecto túnel y como este puede influir en nuestro día a día.
