「量子力学」の版間の差分
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w:ジョセフソン効果 2017年7月12日 (水) 17:31 より、ジョセフソン素子について図を引用。 |
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=== 運動法則 ===
ここまで状態の数学的な記述と測定の関係を書いた。次は状態の運動法則である。簡単な例としてスピンに一様な磁場をかけた場合を考える。
== トンネル効果 ==
[[File:Josephson junction 01.png|thumb|300px|このような2つの超伝導体の間に絶縁体などの障壁がある接合において、障壁層がきわめて薄いとき、超伝導体間に超伝導電流が流れる。この接合を'''ジョセフソン接合'''といい、流れる電流<math>I</math>を'''ジョセフソン電流'''という。]]
電子は、薄い物体を確率的に通り抜けることがあり、これを'''トンネル効果''''''太字文'''という。
超電導ジョセフソン素子などで、この現象がある事が知られている（[[w:ジョセフソン効果]]）。
また、この超電導ジョセフソン効果では、波動関数の位相も存在も、電圧の大きさなどのパラメータを仲介して、間接的に波動関数の存在も確認されている。
[[ファイル:TunnelEffektKling1.png|右|サムネイル|300x300ピクセル|矩形ポテンシャル障壁を越える量子トンネル。トンネル抜け前後で粒子のエネルギー（波長）は変わらないが確率振幅は減少する。]]
図のように、絶縁体物の中でも、電子の存在確率は、けっして急にはゼロにならず、少しずつ存在確率が減少していくので、もし、絶縁体の厚さが極端に薄ければ（数ナノメートル以下の程度なら）、電子の存在確率（つまり電流の存在確率）が高いうちに向こう側の導体に達するので、電流が絶縁体障壁を通り抜けることができる。
しばしば、電子回路用のダイオード半導体やトランジスタ半導体の性質の説明で、「トンネル効果」が説明に用いられることがあるが、しかし現代の電子部品に多く見られるタイプの電子部品では、波動関数などの量子的性質などは意識的には用いられておらず、また、波動関数の存在の有無も、商用のダイオードやトランジスタからは、特に確認されてない。商用の一般のダイオードやトランジスタにおける「トンネル効果」では、単に、薄い障壁部分を電流がトンネルするだけである。
また、トンネル効果を発見した物理学者の江崎玲於奈が開発したトンネルダイオードは、一般の商用半導体では用いられておらず、化学者の興味の対象物の段階に過ぎない。
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