sobre el Efecto Túnel.

Continuamos con otra entrada sobre la fascinante e imprevisible mecánica cuántica. 

Hoy vamos a hablar del efecto túnel.

Ya hemos visto que las partículas son a la vez ondas. 

La conocida dualidad onda-corpúsculo permite que sucedan fenómenos alejados de la simple intuición humana, de lo que sabemos de física clásica.  

Lo que pensamos que es una partícula también tiene propiedades de onda. Vamos a recordar las tres propiedades principales de una onda:

• 
  Reflexión. 
  
  
  Consiste en que la onda se refleja, como cuando nos miramos al espejo o cuando el sonido rebota en las paredes. 
  Este efecto es intuitivo de ver en las partículas: cuando lanzamos una pelota contra una pared, rebota.
• Difracción.
•  Cuando una onda atraviesa una abertura de un tamaño cercano a su longitud de onda, se crea un nuevo foco de ondas. Este efecto, demostrado por primera vez para los electrones, permitió estudiar la mecánica cuántica más profundamente (ya profundizaremos en esto).
• Refracción:
•  Las ondas pueden atravesar distintos medios de propagación.
•  Lo experimentamos día a día: bien cuando miramos a través de un cristal o cuando recibimos la señal del Wi-Fi en el interior de nuestra casa.

 Vamos a hablar del análogo para las partículas de éste último efecto. Recordemos la clave: las ondas atraviesan distintos medios. 

Entonces, si aplicamos esto a partículas significa que

 las partículas pueden atravesar paredes. 

Aunque bueno, hay que puntualizar ésto último.

 Los efectos de la mecánica cuántica (como éste) sólo son observables a niveles microscópicos, del orden de átomos y moléculas.

 Esto ocurre porque todo se expresa en términos de probabilidad, y esas probabilidades, conforme nos vamos a un mundo más macroscópico, tienden a cero.

Así que, en ciertas condiciones —básicamente, que estudiemos sistemas microscópicos— las partículas pueden atravesar paredes. 

Ojo, que ésto no significa que se viole la segunda ley de la termodinámica; si la partícula va a atravesar una barrera es porque el estado final de energía va a ser menor. 

Digamos que es como si vas por la carretera con tu vehículo y de repente 

te encuentras con una montaña: puedes subirla (con el gasto energético  que eso conlleva) y luego bajarla (no hay gasto energético, pues la gravedad

 te ayuda), o atravesarla si al final llegas a un punto más bajo que el inicial (nuevamente, la gravedad te ha ayudado).

 En el efecto túnel, la partícula toma un poco de energía de la barrera 

y luego se la devuelve.

Todo eso está muy bien,  vale, el mundo funciona de manera extraña…

 ¿y ahora qué?

 ¿Esto para qué sirve?

Pues para sobrevivir, básicamente. 

 Se ha observado el efecto túnel en la reacción de la enzima glucosa oxidasa, que transforma la glucosa a peróxido de hidrógeno. 

Es una de las reacciones fundamentales del metabolismo.

 En este caso, no tunela un único electrón, sino que lo hace todo un átomo de oxígeno.

El efecto túnel también es necesario para explicar fenómenos de decaimiento radiactivo, observado en el Sol. 

Así que también podríamos decir que es responsable de que sigamos vivos.

A parte de esto, los humanos sabemos aprovecharnos de este efecto.

 La mecánica cuántica es la base de la microelectrónica, y este efecto no iba a ser una excepción. 

Por una parte,  es fundamental para explicar el funcionamiento de transistores, y, sobre todo, memorias flash.

 Pero tiene una aplicación aún más interesante desde mi punto de vista:

 el microscopio de efecto túnel.

Este microscopio es capaz de ver y manipular átomos individuales. 

Funciona midiendo el cambio de voltaje en una punta muy fina (la punta no tiene más de 10 átomos de un elemento metálico). 

Teniendo un voltaje constante aplicado en la punta, éste cambia cuando se acerca a un átomo, ya que los electrones saltan del átomo a la punta del microscopio por efecto túnel.