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Physique quantique : qu'est-ce que l'effet tunnel ?

VidéoClassé sous :physique , effet tunnel , mécanique quantique

Par Jonathan Sare, Futura

En général, personne ne passe à travers les murs, à part peut-être les particules quantiques... Cette étrange propriété baptisée effet tunnel n'intervient qu'à très petite échelle. Découvrez en vidéo grâce à Tout Est Quantique cette incroyable capacité de la matière.

L'effet tunnel est un phénomène emblématique de la physique quantique (il existe un équivalent en physique classique, bien que moins spectaculaire). Il se manifeste lorsqu'un objet quantique franchit une barrière de potentiel (matérialisée par le mur dans la vidéo) alors qu'il possède une énergie insuffisante pour la franchir. En pratique et dans le cas d'un électron, ou d'autres particules, si le mur est assez fin, il peut, d'une certaine façon, être à la fois d'un côté et de l'autre, à cause de l'amplitude de probabilité de présence qui lui est associée et qui se comporte comme une onde. C'est ce qui peut, parfois, lui permettre de passer définitivement au travers de ce mur.

Cette étrange propriété est au cœur des microscopes à effet tunnel. Lorsque l'on approche une fine pointe métallique d'un atome, il est possible, grâce à lui, d'en arracher des électrons. On peut donc les repérer et mesurer l'intensité de ce petit courant électrique, lequel dépend de la distance entre la pointe et l'atome. Le microscope à effet tunnel est donc un outil d'observation, et même de manipulation des atomes quand il sert à les déplacer un à un.

L'effet tunnel n'est pas cantonné aux laboratoires et est exploité par des appareils que nous utilisons souvent : la mémoire Flash d'un smartphone ou celle d'une clé USB sont de bons exemples. Cette mémoire fonctionne grâce à des réservoirs d'électrons, leur présence ou leur absence constituant l'information. L'effet tunnel permet à un électron de sortir du réservoir ou d'y entrer en le laissant intact, donc d'écrire ou de lire le bit de cette cellule mémoire.

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