Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:
En el escrito de la semana pasada hablamos del SQUID, Dispositivo
Superconductor de Interferencia Cuántica, que está revolucionando la ciencia
médica, por su detección, con una precisión sin precedentes de minúsculos
campos magnéticos generados por nuestro cuerpo
Su uso para el estudio de corrientes parásitas del corazón,
o de los impulsos nerviosos entre neuronas promete acercarnos un poco más al
origen de fallos cardiacos y enfermedades neurodegenerativas
Uno de los principios
físicos implicados en el SQUID es el efecto túnel, que merece una explicación
aparte
Las siguientes líneas están dedicadas a ayudar a la
divulgación del efecto túnel, valiéndome, como siempre, de los mejores links
que he encontrado en Internet
Mirando el
átomo: El Microscopio de Efecto Túnel (STM)
Hace algún tiempo te propuse desde este blog una mirada al
cielo a través del telescopio espacial Hubble, hoy te propongo
que la dirijas hacia lo más pequeño, hacia las partículas que constituyen todo
lo que es, todo lo que somos…el Universo. Estas imágenes tan bellas son la
“visión” que el microscopio de efecto túnel (STM) capta de los átomos.
El STM es obra de los
científicos Heinrich Rohrer y Ger Binnig, de IBM, y por él obtuvieron el Premio
Nobel de Física en 1986. El funcionamiento del STM se basa en la posibilidad
del electrón de salir de esa “nube” de posiciones probables en la que se
encuentra, “escapando” como por un túnel de las fuerzas electromagnéticas que
le unen a las partículas del núcleo atómico y generando una intensidad
El microscopio está equipado con una “aguja” en cuya
punta sólo hay un átomo. Esta aguja se posiciona a una pequeñísima distancia de
una superficie muy lisa de materia conductora o semiconductora, y se estable
una pequeña diferencia de potencial entre aguja y materia. La aguja hace
múltiples barridos sobre la superficie y un ordenador va captando la reacción
de los electrones de la materia bajo el efecto de túnel a través de las
intensidades eléctricas que se provocan. El resultado es esa especie de mapa
topográfico en 3D de los átomos que componen la materia que recogen estas
imágenes.
La imagen obtenida es en tonos de grises pero se colorean
para captar mejor las densidades y hacer el efecto más visual. Además de un mayor
conocimiento del comportamiento de átomos y moléculas el STM supone poder
disponer de los átomos individualmente y crear estructuras con ellos: el
desarrollo de la nanotecnología.
Ya sé que todo esto, para los que no estamos muy en
contacto con los términos de la Física, es un poco complicado… pero no por ello
menos fascinante…
Efecto Túnel o Cómo la Cuántica se Ríe de Tí
Por G de Galleta
El mundo cuántico está repleto de comportamientos y
sucesos que escapan, no ya a la intuición, sino en gran medida a la comprensión
de los mismos. Einstein renegó de ese mundo complejo y extraño, y dedicó muchos
esfuerzos a intentar derrocar la teoría que él mismo contribuyó a crear
(gracias al efecto fotoeléctrico). La paradoja EPR probablemente fuese uno de
sus intentos más conocidos y casi exitosos para ello.
Pero lo cierto es que no lo consiguió. La mecánica
cuántica se ha mantenido imbatible ante los ataques que ha sufrido, simplemente
porque explica lo que ocurre en la realidad. El problema es interpretar esos
resultados, entender qué significan realmente esos experimentos. En esta
entrada hablaremos de uno de los efectos cuánticos más extraños, más útiles y
peor explicados (a nivel divulgativo) de la física cuántica. El efecto túnel.
En pocas palabras, el efecto túnel permite que un
electrón (o partícula cuántica) penetre en y atraviese una zona que, en
principio, estaría prohibida. ¿Y a qué nos referimos con esto? Cuando decimos
que la zona está prohibida para el electrón, nos referimos a que el electrón no
tiene suficiente energía cinética (la que tiene debido a su velocidad, por
hacer un análogo clásico) para atravesar esa zona, porque hay un potencial
eléctrico, por ejemplo, que debería impedir su paso por ahí. Por poner un
ejemplo más visual: supongamos que tenemos un cable conectado a una pila y una
bombilla, formando un circuito, todo en el vacío, sin aire.
Imaginemos que la bombilla es una bombilla especial, de
super-mega-bajo consumo, de tal manera que con que un solo electrón atraviese
el filamento, ya se iluminaría.
Entonces cortamos un trocito de cable, de forma que la
bombilla se apaga. Si pusiésemos los dos trozos de cable muy cerca, pero sin
tocarse, la física clásica nos diría que no pasarían electrones a través del
vacío, de forma que la bombilla no se encendería.
Sin embargo, según las leyes de la mecánica cuántica, el
electrón podría pasar a través del vacío, saltando de uno a otro y pasando por
esa “zona prohibida” en la que no hay material conductor por el que moverse.
Ese es precisamente el efecto túnel.¿Y podríamos ver que se enciende la
bombilla? Bueno, pues realmente no por varios motivos. El primero es que el
efecto túnel no se produce siempre: como en todos los efectos cuánticos,
estamos trabajando con probabilidades, por lo tanto, podremos calcular la
probabilidad de que el electrón atraviese el vacío, pero no ocurrirá con todos
los electrones que pasen por el cable, así que no se llegaría a encender la
bombilla de forma continua.
Electrón grabado en la Universidad de Lund (pulsar para
ver el video)
Por otro lado, este efecto depende de manera crítica de
la distancia que tiene que atravesar el electrón, del ancho de esa distancia
prohibida. La dependencia es exponencial decreciente con la distancia, esto es,
que en cuanto aumenta la distancia la probabilidad de que ocurra disminuye
exponencialmente. Matemáticamente (y que nadie se asuste con la fórmula) se
puede poner como e-2ks donde k esta relacionado con el
momento del electrón (algo así como su velocidad) y S es la distancia que tiene
que atravesar, es decir, el tamaño del espacio “prohibido” que debe superar.
Este comportamiento exponencial hace que observar este
efecto sea realmente difícil.
Ahora uno se pregunta: ¿cuándo se produce, cómo se
descubrió, cómo podemos observarlo?
Pues bien, se produce a nivel microscópico, lo que
significa que no podemos observarlo de forma directa (el ejemplo anterior era
una idealización, y no existen bombillas tan sensibles al paso de los
electrones, ni siquiera en Ikea). De hecho, para observarlo (más exactamente,
medirlo) experimentalmente, hubo que esperar al microscopio de efecto túnel en
1981.
En cuanto a cómo se descubrió, puedo decir que es una
consecuencia de la ecuación de Schrödinger, y el primero que lo predijo
fue Richard Feynman . Esta ecuación es la más
básica que uno puede encontrar para predecir el comportamiento de un electrón,
y su solución nos proporciona una fórmula para determinar la probabilidad de
que una partícula se encuentre en un lugar determinado. Cuando uno la resuelve
para el caso en el que hay una barrera de potencial, o zona prohibida para el
electrón, entre dos zonas permitidas (el ejemplo del cable cortado), obtenemos
una probabilidad distinta de cero de que atraviese de uno a otro. Es decir, el
efecto túnel. No voy a entrar en detalles matemáticos, porque creo que sólo van
a confundir más que ayudar, y aquél que quiera profundizar puede consultar la
bibliografía.
Ahora bien, creo que puede ser difícil imaginar un
ejemplo de una barrera de potencial. De hecho, este es uno de los motivos por
los que creo que este efecto está mal explicado a nivel divulgativo.
Generalmente, lo que suelen hacer los divulgadores (lo que yo he leído), es
compararlo con el caso de una pelota y una colina. Veamos: suponen que lanzamos
una pelota colina arriba. Si no le damos suficiente impulso, la pelota no
tendrá energía para subir a lo alto de la misma, y luego bajar debido a la
gravedad, así que nunca llegará al otro lado. Ahora bien, dicen, cuando
tratamos el mundo cuántico, hay una probabilidad no nula de que la pelota pase
“a través de la colina” y aparezca en el otro lado, aunque no tuviese energía
suficiente.
El problema que le veo a esta explicación, es que conduce
a un error que he visto que comete mucha gente, y que yo mismo cometí antes de
estudiar la carrera. A saber: uno cree que la cuántica permite que la materia
se atraviese, de tal forma que si pudiésemos producir ese efecto a nivel
macroscópico, podríamos atravesar paredes y cosas así. ERROR.
En realidad la cuántica no dice que la materia pueda atravesarse. El
símil no me parece correcto, porque una barrera de potencial no tiene masa.
Sería más correcto decir que es un campo de fuerza que impediría que la
partícula pasase por allí. Estoy seguro que el que propuso ese ejemplo (que no
recuerdo en qué libro lo leí, lo siento), estaba pensando en el potencial
gravitatorio que existe entre la parte baja y la alta de una colina, pero la
gente que no está entrenada, fácilmente puede confundir la colina en sí y su
materia o masa, con el potencial, que es lo único que nos interesaría en la
explicación
Pensándolo bien, podría hacerse un ejemplo con los Jedis.
Podríamos imaginar que Han Solo, que no es Jedi, tiene la habilidad de sufrir
efecto tunel en todo su cuerpo al mismo tiempo. Si un Jedi generase un campo de
fuerza a su alrededor para “encarcelarle” (un Jedi del Lado Oscuro, claro), Han
Solo, cuál electrón de 85 kg, podría atravesar el campo y salir, libre, al otro
lado, gracias al efecto túnel. Eso es esencialmente lo que hacen los electrones
en los microscopios de efecto túnel, y eso es lo que nos dice que deben hacer,
la ecuación de Schrödinger.
Después de todo este rollo, alguien se puede preguntar
que para que sirve esto, además de lo puramente académico. Como ya he ido
comentando, existe un aparato que se llama Microscopio de Efecto Túnel, cuya
invención les supuso el Nobel a Gerd Binning y Heini Rohrer. ¿Cómo funciona?
Consiste en una punta metálica extremadamente pequeña, que se acerca al
material que queremos observar hasta algo menos de 5 amstrongs. Entre la punta
y el material, que debe ser conductor o semiconductor, se crea una pequeña
diferencia de potencial (la barrera propiamente dicha) y se mide la
microcorriente que se genera. Entonces, como sabemos de qué manera depende el
efecto túnel de la distancia, podemos calcular esa distancia entre el último
átomo de la punta, y la muestra. Así, haciendo que la punta se mueva por la
superficie barriendola, obtenemos un mapa en relieve de la misma. Las imágenes
tienen resoluciones atómicas. Además, la mayoría de STM permiten, cambiando la
diferencia de potencial y haciéndola suficientemente fuerte, manipular átomos a
nivel individual, tal y como hicieron en IBM. Pero en esto último, no
interviene el efecto túnel.
Primera imagen generada y obtenida con un microscopio de
efecto túnel por los laboratorios de IBM.
Dejo algunos enlaces a otros blogs y páginas que hablan
también de este sorprendente efecto, y que seguro que explican más cosas que yo
no he hecho. Así que no os quedéis con la curiosidad sin satisfacer:
Microscopio de efecto túnel:
- Wikipedia, no podía faltar
- Comentario sencillo y bien explicado de cómo funciona
el STM
- Página de
IBM en la que hablan también de corrales cuánticos y tienen sorprendentes
imágenes
- Instituto
de Nanociencia de Aragón
Efecto Túnel:
Aquí no queda más que poner algo de bibliografía más formal, por si alguien quiere consultarla:
Aquí no queda más que poner algo de bibliografía más formal, por si alguien quiere consultarla:
- Física Cuántica. Carlos
Sánchez del Río. Un clásico que requiere conocimientos algo avanzados de
matemáticas y algo de física.
- Curso abreviado de
física teórica, vol. 2. Landau y Lifshitz. Algo más avanzado que el
anterior.
- El siempre recomendable Francis the Mule hablando de
nuevos detalles del efecto túnel
Varios:
- Interesante historia de lo que le ocurriría a un hombre
que disminuyese su tamaño, ¿qué se encontraría?
- Vista global a los avances y posibilidades de la
nanotecnología
- Artículo sobre
nanomáquinas que podrían aprovecharse del efecto túnel para funcionar
mejor
- Sobre
Richard Feynman, mi americano favorito I, II y III
- Y
una recopilación de algunas citas de Feynman
.
Entradas relacionadas en el blog La Ciencia y sus
Demonios:
Animación mostrando el microscopio de efecto túnel
Algo muy, pero que muy sorprendente:
Una nanomáquina “caballo” es mucho más lenta que
una nanomáquina basada en una molécula bípeda porque un sistema de cuatro patas
no puede aprovecharse del efecto túnel, mientras que uno de dos sí.
Según unos investigadores de la Universidad de California
en Riverside, que han estudiado nanomáquinas de dos y cuatro “patas”, podría
ocurrir que las máquinas moleculares sufrieran efecto túnel mecánico, algo que
normalmente se puede observar sólo en partículas (como los electrones) o
átomos.
Según Ludwig Bartels, líder del estudio, nunca antes había sido observado el efecto túnel mecánico en un dispositivo tan grande, algo que constituye un abandono de la mecánica habitual del mundo macroscópico. Además, esto significa que las nanomáquinas pueden moverse más rápido de lo esperado gracias a este efecto.
Las máquinas moleculares se encuentran por todas partes en el mundo biológico. Así por ejemplo, el ácido de nuestros estómagos es producido por una bomba de protones que está las células del estómago. En todas las células de nuestro cuerpo las proteínas son arrastradas hacia el lugar en donde se necesitan usando motores de quinesinas. Estos motores biológicos consisten en miles de átomos y son demasiado grandes como para ser estudiados usando modelos computacionales.
El equipo de Bartel quería entender los principios básicos que hay detrás de las máquinas moleculares naturales para de esto modo intentar desarrollar dispositivos artificiales similares. Así que se juntó con el químico Michael Marsella y sintetizaron unas moléculas pequeñas, y por tanto sencillas de estudiar, que podían “caminar” y transportar una carga de un lugar a otro sobre una superficie de cobre al vacío. Según Bartels esto era mucho más simplificado que lo que se encuentra en el mundo biológico, donde las moléculas necesitan sujetarse a sí mismas en cualquier lugar de un mundo 3D donde hay toda clase de otras moléculas flotando por ahí.
Hace dos años Bartels y sus colaboradores encontraron que la antraquinona (una molécula común usada en toneladas en la industria de papel) podía caminar en línea recta sobre una superficie de cobre. Este fue un resultado importante, pues lo normal es que las moléculas tiendan a moverse aleatoriamente en todas direcciones. Más aún, la antraquinona podía sujetar moléculas de dióxido de carbono y con sus dos átomos de oxígeno (o “patas” situadas una detrás de la otra) arrastrar esta carga a lo largo del camino. Sin embargo, los miembros del equipo de Bartels estaban perplejos de lo rápido que se movía esta molécula.
Entonces, estos investigadores estudiaron la pentacenetetrona (otra molécula ampliamente usada en la industria) que no tiene dos “patas” formadas por dos átomos de oxígeno, sino cuatro. Para su sorpresa, estos investigadores encontraron que esta molécula cuadrúpeda, que se movía como un caballo paciendo con dos patas que se movían juntas a un lado de la molécula seguidas por las otras dos patas del otro lado, tenía una velocidad un millón de veces menor que la bípeda antraquinona.
Según estos investigadores esta diferencia tan brutal en la velocidad se da porque partes de la bípeda antraquinona (sus patas) se aprovechan del efecto túnel (descrito por la Mecánica Cuántica) y pasan una tras otra a través de las barreras a modo de asperezas que hay en la superficie, en lugar de saltar por encima.
Por el contrario, la molécula cuadrúpeda, aunque puede coordinar el movimiento de sus cuatro patas para moverse hacia adelante, no puede coordinar dos patas a la vez para que pasen por efecto túnel a través de una barrera simultáneamente. Esto significa que la molécula necesita mover sus patas formadas por átomos de oxígeno del modo convencional sobre las barreras. La molécula bípeda es un millón de veces más rápida porque sólo necesita mover una pata cada vez y una pata puede pasar por efecto túnel hacia adelante en cualquier momento y dar el paso exitosamente a la espera que lo haga después la otra pata que viene detrás.
Esto es muy diferente de lo que pasa en el mundo macroscópico. Es como si las ruedas de nuestros automóviles pudieran atravesar los resaltes que la autoridad municipal a puesto en las calles de nuestra ciudad para que vayamos más despacio (y de paso destrozar la suspensión de nuestros caros vehículos). En el mundo microscópico la Mecánica Cuántica permite por ejemplo que los electrones puedan atravesar una barrera de potencial con una probabilidad no nula aunque tengan una energía menor que la de la barrera. En este nuevo caso se trata de un efecto mecánico y para objetos mucho más grandes.
Las máquinas moleculares artificiales como éstas podrían tener aplicaciones en microelectrónica, por ejemplo en el almacenamiento de datos, o en medicina para la liberación de fármacos en los sitios adecuados. Sin embargo, dispositivos reales de este tipo necesitarán todavía más de diez años para materializarse, según Bartels.
Este equipo de investigadores planea ahora crear moléculas más grandes, puede que un “ciempiés” en lugar de un “caballo”, quizás controlado por luz.
Según Ludwig Bartels, líder del estudio, nunca antes había sido observado el efecto túnel mecánico en un dispositivo tan grande, algo que constituye un abandono de la mecánica habitual del mundo macroscópico. Además, esto significa que las nanomáquinas pueden moverse más rápido de lo esperado gracias a este efecto.
Las máquinas moleculares se encuentran por todas partes en el mundo biológico. Así por ejemplo, el ácido de nuestros estómagos es producido por una bomba de protones que está las células del estómago. En todas las células de nuestro cuerpo las proteínas son arrastradas hacia el lugar en donde se necesitan usando motores de quinesinas. Estos motores biológicos consisten en miles de átomos y son demasiado grandes como para ser estudiados usando modelos computacionales.
El equipo de Bartel quería entender los principios básicos que hay detrás de las máquinas moleculares naturales para de esto modo intentar desarrollar dispositivos artificiales similares. Así que se juntó con el químico Michael Marsella y sintetizaron unas moléculas pequeñas, y por tanto sencillas de estudiar, que podían “caminar” y transportar una carga de un lugar a otro sobre una superficie de cobre al vacío. Según Bartels esto era mucho más simplificado que lo que se encuentra en el mundo biológico, donde las moléculas necesitan sujetarse a sí mismas en cualquier lugar de un mundo 3D donde hay toda clase de otras moléculas flotando por ahí.
Hace dos años Bartels y sus colaboradores encontraron que la antraquinona (una molécula común usada en toneladas en la industria de papel) podía caminar en línea recta sobre una superficie de cobre. Este fue un resultado importante, pues lo normal es que las moléculas tiendan a moverse aleatoriamente en todas direcciones. Más aún, la antraquinona podía sujetar moléculas de dióxido de carbono y con sus dos átomos de oxígeno (o “patas” situadas una detrás de la otra) arrastrar esta carga a lo largo del camino. Sin embargo, los miembros del equipo de Bartels estaban perplejos de lo rápido que se movía esta molécula.
Entonces, estos investigadores estudiaron la pentacenetetrona (otra molécula ampliamente usada en la industria) que no tiene dos “patas” formadas por dos átomos de oxígeno, sino cuatro. Para su sorpresa, estos investigadores encontraron que esta molécula cuadrúpeda, que se movía como un caballo paciendo con dos patas que se movían juntas a un lado de la molécula seguidas por las otras dos patas del otro lado, tenía una velocidad un millón de veces menor que la bípeda antraquinona.
Según estos investigadores esta diferencia tan brutal en la velocidad se da porque partes de la bípeda antraquinona (sus patas) se aprovechan del efecto túnel (descrito por la Mecánica Cuántica) y pasan una tras otra a través de las barreras a modo de asperezas que hay en la superficie, en lugar de saltar por encima.
Por el contrario, la molécula cuadrúpeda, aunque puede coordinar el movimiento de sus cuatro patas para moverse hacia adelante, no puede coordinar dos patas a la vez para que pasen por efecto túnel a través de una barrera simultáneamente. Esto significa que la molécula necesita mover sus patas formadas por átomos de oxígeno del modo convencional sobre las barreras. La molécula bípeda es un millón de veces más rápida porque sólo necesita mover una pata cada vez y una pata puede pasar por efecto túnel hacia adelante en cualquier momento y dar el paso exitosamente a la espera que lo haga después la otra pata que viene detrás.
Esto es muy diferente de lo que pasa en el mundo macroscópico. Es como si las ruedas de nuestros automóviles pudieran atravesar los resaltes que la autoridad municipal a puesto en las calles de nuestra ciudad para que vayamos más despacio (y de paso destrozar la suspensión de nuestros caros vehículos). En el mundo microscópico la Mecánica Cuántica permite por ejemplo que los electrones puedan atravesar una barrera de potencial con una probabilidad no nula aunque tengan una energía menor que la de la barrera. En este nuevo caso se trata de un efecto mecánico y para objetos mucho más grandes.
Las máquinas moleculares artificiales como éstas podrían tener aplicaciones en microelectrónica, por ejemplo en el almacenamiento de datos, o en medicina para la liberación de fármacos en los sitios adecuados. Sin embargo, dispositivos reales de este tipo necesitarán todavía más de diez años para materializarse, según Bartels.
Este equipo de investigadores planea ahora crear moléculas más grandes, puede que un “ciempiés” en lugar de un “caballo”, quizás controlado por luz.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3247
Fuentes y referencias:
Nota en Physicsworld
Artículo original.
Web del laboratorio de Bartels.
Nanorrobots andarines.
Nota en Physicsworld
Artículo original.
Web del laboratorio de Bartels.
Nanorrobots andarines.
Por último, un poco de teoría:
Cómo funciona el efecto túnel
Se puede decir que hoy escribimos sobre el efecto túnel
por aclamación popular.
Ayer unos lectores del blog preguntaron acerca del famoso
efecto túnel en cuántica. Y bueno, como cualquier sitio que depende de sus
lectores… aquí va la entrada sobre la explicación de dicho efecto.
O tienes suficiente energía o no la tienes
En nuestra vida cotidiana nos enfrentamos ante
situaciones en las que nos enfrentamos a la cruda realidad de que hay barreras
energéticas que no podemos superar. Si yo intento pasar de un lado a otro
de un edificio saltándolo muy posiblemente no lo consiga.
En física representamos a los sistemas y sus estados
energéticos con gráficas de energía potencial. En dichas gráficas representamos
el sistema y su energía, y la energía que necesita para realizar algún
fenómeno. Veamos la siguiente figura:
En esta gráfica tenemos:
- Las partículas se mueven
en el eje X. Una partícula se podría mover hacia la derecha o hacia la
izquierda.
- En el eje vertical
representamos la energía a la que esta partícula está sometida en su
movimiento que tiene la forma de una energía potencial V(x).
- Vemos como en la mayor
parte del eje X la energía potencial es 0, pero hay un determinado
intervalo en el que toma un valor Vo. Eso es una barrera de potencial.
Si tenemos una partícula cuya energía (cinética) es mayor
que el Vo entonces se podrá mover sin problema en todo el eje X.
Si por el contrario, la partícula tiene una energía menor
que V0 pues estará condenada a rebotar contra la barrera de potencial cuando se
encuentre con ella.
La cuántica al rescate
La cuántica nos dice un par de cosas interesantes para
este tema:
- Las partículas cuánticas
están descritas por una función de onda
. - A un nivel pedestre
podemos considerar que la partícula se describe como una onda durante su
evolución.
- La función de onda contiene la
información acerca de la probabilidad que tiene la partícula de ser
encontrada en una posición determinada. Eso está contenido en el cuadrado
de la función de donda,
= Probabilidad de
encontrar a la partícula en una posición x.
Cuando describimos el una partícula cuántica que se
encuentra con una barrera de potencial y resolvemos el problema encontramos que
aunque dicha partícula no tenga la energía suficiente como para “saltar” la
barrera hay una pequeña probabilidad de que pase al otro lado.
El secreto está en que cuando la partícula descrita por
la función de onda se encuentra con la barrera de potencial, la función de onda
inicial se parte en dos contribuciones: Parte reflejada + Parte transmitida.
Y si hacemos un estudio de la solución a este problema
encontramos que la transmisión tiene este perfil:
Aquí es importante notar lo siguiente:
- La partícula descrita
por la función de onda tiene una energía
menor que la barrera de potencial. Pero es capaz de transmitirse por la
barrera.
- En la transmisión vemos
como la amplitud de la onda disminuye y que la parte transmitida tiene una
amplitud menor. La amplitud está relacionada con el cuadrado de la función
de onda. Y eso es la probabilidad de encontrar la partícula en una
determinada posición. Por lo tanto, como se ve en la figura, la
probabilidad de encontrar a la partícula que ha superado la barrera es muy
pequeña.
¿De qué factores dependerá que el efecto túnel sea más o
menos eficiente?
Parece evidente que la anchura de la barrera es muy
importante, a mayor anchura más tiempo para decrecer en amplitud la onda
transmitida y menor probabilidad de estar al otro lado.
Otra característica menos evidente pero igual de
fundamental es la masa de la partícula que estemos describiendo. A
mayor masa menor probabilidad de traspasar la barrera.
Esas son dos magnífica razones para que podamos decir que
nunca viviremos una experiencia de efecto túnel. Primero porque somos grandes y
con mucha masa y segundo porque las barreras de potencial a las que nos
enfrentamos suelen ser grandes y anchas. Vamos que es mejor dar la vuelta, que
esperar atravesar una pared.
Los usos
Pues por efecto túnel me salen muchas cosas, es un
importante ingrediente en los mecanismo de reacción químicos (algunos de
ellos). También hacemos microscópios, y es muy relevante en muchos procesos
industriales y tecnológicos. Todo esto se puede encontrar por google.
A mí, el efecto mas impresionante que se le puede asignar
al efecto túnel y que ha cambiado el estilo de vida de nuestras familias. Estoy
convencido de que todos lo hemos vivido. A todos se nos ha roto un cable, lo
hemos pelado y lo hemos empalmado con otro cable nuevo.
Al ejecutar tal procedimiento hemos de pensar que el
cobre se oxida muy fácilmente y que el oxido de cobre es un aislante eléctrico
de primera categoría. Así que cuando enrollamos hilos de cobre de los cables
entre si estamos poniendo en contacto dos superficies aislantes. Los electrones
lo tienen chungo para saltar de un cable a otro en el empalme. Y sin embargo,
conduce. Los electrones saltan la barrera de oxido (que es una barrera de
pontencial para ellos) por efecto túnel. Sí, ese es mi efecto favorito en
relación con el efecto túnel. Siempre he sido de gustos simples.
Espero que os haya aclarado un poco el tema.
Nos seguimo leyendo…
Que disfrutéis cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros
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