Een opgesloten quantumdeeltje
Een elektron in de punt van het naaldje van een STM en een α-deeltje in een zware kern zijn quantumdeeltjes die zijn opgesloten in een kleine ruimte.
Hiernaast zie je een schets van de situatie. In het midden is het gebiedje waarbinnen het quantumdeeltje zich bevindt. Dan volgt een barrière met een bepaalde breedte, dit zijn de zwarte rechthoeken in figuur 3.6. Dit is het gebied waar het deeltje niet gemakkelijk kan komen, het kost extra energie om daar te zijn. Bij de STM is dat het gebied tussen de punt van de naald en het metaaloppervlak. Voor het α-deeltje is dit de rand van de kern die het deeltje tegenhoudt. Voorbij de barrière kan het deeltje wel zijn zonder dat het energie kost. In het geval van de STM is dat in het metaaloppervlak waar de naald boven hangt, in het geval van α-straling is dat de ruimte buiten de kern.
Geen thermische fluctuaties
Hoe weet je nu dat de quantumdeeltjes niet gewoon over de rand van de barrière gaan? Er zijn wel andere situaties waarbij dat gebeurt, bijvoorbeeld bij gasmoleculen in een bakje zonder deksel. Een zwaar gas blijft een tijdje gelokaliseerd in zo’n ruimte, maar af en toe ontsnapt een molecuul. Dat is dan een molecuul dat bij het onderling botsen van alle moleculen op een bepaald moment toevallig wat extra snelheid heeft gekregen. Je zegt dan dat moleculen ontsnappen door thermische fluctuaties. Dit proces gaat sneller als de temperatuur hoger is. En dat is precies waardoor je weet dat dit geen rol speelt bij de STM en bij α-straling: deze processen worden niet beïnvloed door een verandering van de temperatuur.