Efekt tunelu jest niesamowitym zjawiskiem, całkowicie niemożliwym z punktu widzenia fizyki klasycznej. Ale w tajemniczym i tajemniczym świecie kwantowym istnieją nieco inne prawa interakcji materii i energii. Efekt tunelowy to proces pokonania pewnej potencjalnej bariery przez cząstkę elementarną, pod warunkiem, że jej energia jest mniejsza niż wysokość bariery. Zjawisko to ma charakter wyłącznie kwantowy i całkowicie przeczy wszystkim prawom i dogmatom mechaniki klasycznej. Im bardziej niesamowity świat, w którym żyjemy.
Aby zrozumieć, czym jest efekt tunelu kwantowego, najlepiej posłużyć się przykładem piłki golfowej wyrzuconej z pewną siłą do dołka. W każdej jednostce czasu całkowita energia kuli jest przeciwna potencjalnej sile grawitacji. Jeśli przyjmiemy, że jego energia kinetyczna jest słabsza od siły grawitacji, to wskazanaobiekt nie będzie w stanie samodzielnie opuścić dziury. Ale jest to zgodne z prawami fizyki klasycznej. Aby pokonać krawędź dołu i ruszyć dalej, z pewnością będzie potrzebował dodatkowego impulsu kinetycznego. Tak przemówił wielki Newton.
W świecie kwantowym sytuacja wygląda nieco inaczej. Załóżmy teraz, że w dziurze znajduje się cząstka kwantowa. W tym przypadku nie będziemy już mówić o prawdziwym fizycznym pogłębieniu się ziemi, ale o tym, co fizycy konwencjonalnie nazywają „potencjalną dziurą”. Ta wartość ma również odpowiednik fizycznej planszy - barierę energetyczną. Tu sytuacja zmienia się dramatycznie. Aby nastąpiło tak zwane przejście kwantowe, a cząstka znalazła się poza barierą, konieczny jest jeszcze jeden warunek.
Jeżeli natężenie zewnętrznego pola energetycznego jest mniejsze niż energia potencjalna cząstki, to ma ona realną szansę na pokonanie bariery niezależnie od jej wysokości. Nawet jeśli nie ma wystarczającej energii kinetycznej w zrozumieniu fizyki Newtona. To jest ten sam efekt tunelowy. Działa to w następujący sposób. Mechanika kwantowa charakteryzuje się opisem dowolnej cząstki nie za pomocą pewnych wielkości fizycznych, ale za pomocą funkcji falowej związanej z prawdopodobieństwem położenia cząstki w określonym punkcie przestrzeni w każdej określonej jednostce czasu.
Gdy cząstka zderza się z określoną barierą, korzystając z równania Schrödingera, możesz obliczyć prawdopodobieństwo pokonania tej bariery. Ponieważ bariera jest nie tylko energetycznaabsorbuje funkcję falową, ale także tłumi ją wykładniczo. Innymi słowy, w świecie kwantowym nie ma przeszkód nie do pokonania, a jedynie dodatkowe warunki, w których cząsteczka może znajdować się poza tymi barierami. Różne przeszkody oczywiście przeszkadzają w ruchu cząstek, ale w żadnym wypadku nie są to stałe nieprzekraczalne granice. Relatywnie rzecz biorąc, jest to swego rodzaju granica pomiędzy dwoma światami - fizycznym i energetycznym.
Efekt tunelu ma swój odpowiednik w fizyce jądrowej – autojonizacja atomu w silnym polu elektrycznym. Fizyka ciała stałego obfituje również w przykłady przejawów tunelowania. Obejmują one emisję polową, migrację elektronów walencyjnych, a także efekty powstające na styku dwóch nadprzewodników oddzielonych cienką warstewką dielektryczną. Tunelowanie odgrywa wyjątkową rolę w realizacji wielu procesów chemicznych w niskich i kriogenicznych temperaturach.
