Cálculo do Tempo de Tunelamento em Barreira de Potencial - Lilian Rodrigues de Oliveira (Universidade Federal do Amazonas, 2016)
No mundo mircoscópico, partículas como o elétron com massa da ordem de 10^(-30)kg, não mais são descritas segundo as equações de Newton, ou seja, não temos mais trajetória para estas partículas (princípio da incerteza). Através de espalhamento de difraçao de partículas microscópicas tivemos uma comprovação real do caráter ondulatório destas partículas com comprimento de onda da ordem de grandeza do espaçamento da rede de um cristal (10 angstrons). Desta maneira, no século passado (1925) formulou-se uma equação de onda (Shcrondinger) não relativística para descrever o comportamento das partículas no nível microscópico, e com isto previsões espetaculares foram previstas e posteriormente comprovadas experimentalmente. Ao aplicarmos uma caneta laser sobre um anteparo trasparente (vidro) com uma dada espessura de tamanho L, observa-se que ao incidir (coeficiente I) o feixe de luz, uma parte é refletida (coeficiente R, que é extremamente perigoso para danificar a nossa retina) e outra é transmitida (coeficiente T), de tal modo que pela conservação da energia temos claramente I=R+T. Para descrever este fenômeno, usamos as equações de onda de Maxwell, onde podemos obter o coeficiente de transmissividade T como uma função da largura L (e também do tipo de material caracterizado pela permeabilidade e permissividade, ou compactamente, pelo coeficiente de refração n), isto é, T(L,n). Fisicamente devemos esperar (intuitivo), que T(L,n) para um dado material (n)decresce a medida que crescemos a largura da barreira L. Este fenômeno (macroscópico) é bastante comum no nosso mundo cotidiano, não podemos deixar de citar as películas colocadas nos carros para diminuir o valor de T(L,n) da luz radiante do Sol. Assim sendo, se uma partícula microscópica apresenta um comportamento ondulatório, então da equação de Shcrondinger podemos ter um fenômeno semelhante ao descriro para o caneta laser. De fato, se uma partícula incidir sobre uma barreira de potencial com largura L e tamanho V, com energia E<V uma parte será refletida e outra será transmitida para o outro lado da barreira, e a esta fenômeno denominamos de TUNELAMENTO quântico. O cálculo do coeficiente de transmissividade T pode ser feito e calculado como uma função de V e L, isto é, T(V,L). Devido a este fenômeno do tunelamento, foi possível tecnologicamente inventar o transistor duas décdas depois. Para uma barreira unidimensional, esta cálculo é bastante simples e qualquer estudante de física tem conhecimento no curso introdutório de mecânica quântica. Por outro lado, uma questão bastante intrigante que tem estimulado diversas pesquisas cientíticas é calcular quanto tempo gasta a partícula para atravessar a barreira de potencial t(V,L). Definir este tempo é complicado, haja vista que violaria o princípio da incerteza.