Тунелният ефект е невероятен феномен,абсолютно невъзможно от гледна точка на класическата физика. Но в мистериозния и загадъчен квантов свят действат няколко други закона за взаимодействие между материята и енергията. Тунелният ефект е процесът на преодоляване на елементарна частица на потенциална бариера, при условие, че нейната енергия е по-малка от височината на препятствието. Това явление е чисто квантова и напълно противоречи на всички закони и догми на класическата механика. Колкото по-изненадващо е светът, в който живеем.
За да разберем какъв е ефектът на квантовия тунел,най-добре е да използвате примера на топка за голф, изстреляна с някаква сила в дупката. Във всяка единица време, общата енергия на топката е в противоположност на потенциалната сила на гравитацията. Ако приемем, че неговата кинетична енергия е по-малка от силата на гравитацията, тогава този обект не може самостоятелно да напусне дупката. Но това е в съответствие със законите на класическата физика. За да преодолее ръба на фовеята и да продължи пътя си, непременно ще се нуждае от допълнителен кинетичен импулс. Значи великият Нютон каза.
В квантовия свят ситуацията е малко по-различна.А сега нека предположим, че в дупката има квантова частица. В този случай вече няма да е въпрос на истинско физическо задълбочаване на Земята, а на това, което физиците обикновено наричат "потенциален кладенец". Този размер има аналог на физическата страна - енергийната бариера. Тук ситуацията се променя по най-кардиналния начин. За да се получи така нареченият квантов преход и частицата да бъде извън бариерата, е необходимо друго условие.
Ако силата на външното енергийно полепо-малко потенциална енергия на частицата, тогава има реален шанс да преодолее бариерата, независимо от нейната височина. Дори и да няма достатъчно кинетична енергия в разбирането на Нютоновата физика. Това е същият тунелен ефект. Той работи по следния начин. Квантовата механика се характеризира с описанието на която и да е частица не с помощта на някои физически величини, а чрез функция на вълната, свързана с вероятността мястото на частицата да се намира в определена точка от пространството във всяка специфична единица време.
Когато частицата се сблъска с определена бариераИзползвайки уравнението на Шрьодингер, може да се изчисли вероятността от преодоляване на тази пречка. Тъй като бариерата не само енергично поглъща вълновата функция, тя също я изгаря експоненциално. С други думи, в квантовия свят няма непреодолими пречки и има само допълнителни условия, при които частицата може да бъде извън тези бариери. Различни пречки, разбира се, пречат на движението на частиците, но в никакъв случай не са твърди, непроницаеми граници. Условно казано, това е един вид граница между два свята - физически и енергичен.
Тунелният ефект има своя аналог в ядрената областфизика - автоматизация на атом в мощно електрическо поле. Примери за проявления на изобилие от тунели и физика в твърдо състояние. Те включват излъчване на поле, миграция на валентни електрони, както и ефекти, които се появяват при контакта на два свръхпроводника, разделени от тънък диелектричен филм. Важна роля играе тунелът при реализирането на множество химични процеси при условия на ниски и криогенни температури.
