2025年ノーベル物理学賞の凄さを東大院生が解説！次世代計算機の基礎である｢量子力学｣の分野 ｢マクロなトンネル効果｣観測

今回のノーベル物理学賞の受賞理由は「電気回路におけるマクロなトンネル効果とエネルギー量子化の発見」でした。

ここではまず「トンネル効果」について紹介します。

トンネル効果は、ミクロの世界において粒子が本来通り抜けられないはずの壁を“すり抜ける”ように通過してしまう現象です。日常の感覚では、ボールを壁に投げても跳ね返るだけで、壁をすり抜けることはありません。でも、電子などの粒子は、上記で説明した波としての性質も併せ持っているため、壁の向こう側に“存在する確率”が生まれます。

誤解を恐れずに言えば「壁に遮られていたとしても壁の向こう側にいる人の声は聞こえる」、そんなイメージです。

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YouTubeチャンネル「Nobel Prize」Announcement of the 2025 Nobel Prize in Physicsより

トンネル効果は普段の生活からは考えにくい現象ですが、ミクロの世界では頻繁に起きています。例えば放射性物質がアルファ粒子を放出するアルファ崩壊という現象は、トンネル効果によってアルファ粒子が原子核の周り”を覆っている”エネルギーの壁を超えて飛び出すことで起きる、と説明がつきます。

また、トンネル効果を応用してトンネルダイオードを作った江崎玲於奈は、その功績で1973年にノーベル物理学賞を受賞しています。また、同年には、今年の受賞内容に関わる「ジョセフソン効果」についての理論予測を行ったブライアン・ジョセフソンにも物理学賞が贈られています。

研究のすごかったところ

今回の受賞のきっかけとなった研究の一番のキーポイントは「マクロなトンネル効果」の部分です。

先程から、「ミクロの世界では」粒子と波動の二重性が成り立ちます、と説明していました。では一体、どのくらいの大きさであれば「ミクロの世界である」と言えるのでしょうか。

原子や電子の世界は二重性が見られるのでミクロの世界だと言えそうですが、これをどれくらいまで大きくすると「ミクロの世界ではなくなり、マクロな世界になる」のでしょうか。