מנהור: לעבור דרך קיר, ולמה השמש דולקת בזכות זה

כדור שמתגלגל לעבר גבעה ואין לו מספיק אנרגיה לעלות אותה — יתגלגל בחזרה. תמיד. זה קלאסי, וזה ודאי.

חלקיק קוונטי אינו כדור אלא גל, ופונקציית הגל שלו לא נעצרת בבת אחת במחסום: היא דועכת בתוכו. אם המחסום דק מספיק, נשאר לגל קצת גובה גם בצד השני — כלומר יש הסתברות מסוימת, אולי זעירה, למצוא את החלקיק מעבר למחסום שלא היה אמור לעבור אותו. זהו מנהור קוונטי.

ההסתברות יורדת בחדות עצומה ככל שהמחסום עבה או גבוה יותר. בשביל אדם וקיר, המספר קטן כל כך שאין לו משמעות. בשביל אלקטרון וננומטר, זה קורה כל הזמן.

ארבעה מקומות שבהם זה משנה לך את החיים: השמש. כדי שגרעיני מימן יתמזגו הם צריכים להתקרב מאוד, אבל שניהם טעונים חיובית ודוחים זה את זה בעוצמה. מסתבר שגם בליבת השמש הטמפרטורה אינה מספיקה להתגבר על הדחייה הזאת בדרך הקלאסית. המיזוג קורה כי הגרעינים מנהרים דרך המחסום. בלי מנהור קוונטי, השמש הייתה כבויה — וגם אנחנו לא היינו כאן. קרינה רדיואקטיבית. התפרקות אלפא היא בדיוק חלקיק שמנהר החוצה מגרעין. ג'ורג' גאמוב הסביר זאת כבר ב־1928, וזה היה אחד ההישגים המוקדמים של התיאוריה. זה גם מסביר את הדבר המוזר ביותר ברדיואקטיביות: אי אפשר לדעת מתי אטום מסוים יתפרק, אבל אפשר לדעת בדיוק את זמן מחצית החיים של מיליארד אטומים. הזיכרון בטלפון שלך. זיכרון flash שומר ביט על ידי כליאת אלקטרונים מאחורי שכבת בידוד. הכתיבה והמחיקה נעשות על ידי אילוץ אלקטרונים לנהר דרך הבידוד. זו לא מטאפורה — זה מנגנון ההפעלה.

מיקרוסקופ שרואה אטומים בודדים. במיקרוסקופ סריקת מנהור (STM), מקרבים מחט חדה מאוד למשטח ומודדים את זרם האלקטרונים שמנהרים את הפער. הזרם

רגיש כל כך למרחק שאפשר למפות אטומים אחד־אחד. הממציאים קיבלו נובל ב־1986, והתמונות המפורסמות של אטומים מסודרים בשם חברה הן שלו.

להעמיק: מנהור הוא גם סיבה למגבלה טכנולוגית ממשית. כשטרנזיסטורים בשבבים נעשים קטנים יותר, שכבות הבידוד בתוכם נעשות דקות עד כדי כך שאלקטרונים דולפים דרכן במנהור. זה מייצר בזבוז חשמל וחום, וזו אחת הסיבות שקצב ההקטנה של השבבים הואט ושהתעשייה עברה לארכיטקטורות תלת־ממדיות.