Efekt tunela je úžasný fenomén, z hľadiska klasickej fyziky úplne nemožný. Ale v tajomnom a tajomnom kvantovom svete existujú trochu iné zákony interakcie hmoty a energie. Tunelový efekt je proces prekonania určitej potenciálnej bariéry elementárnou časticou za predpokladu, že jej energia je menšia ako výška bariéry. Tento jav má výlučne kvantovú povahu a úplne odporuje všetkým zákonom a dogmám klasickej mechaniky. O to úžasnejší svet, v ktorom žijeme.
Aby ste pochopili, čo je efekt kvantového tunela, je najlepšie použiť príklad golfovej loptičky vystrelenej nejakou silou do jamky. V akejkoľvek časovej jednotke je celková energia lopty v protiklade s potenciálnou gravitačnou silou. Ak predpokladáme, že jeho kinetická energia je nižšia ako gravitačná sila, potom je to uvedenéobjekt nebude môcť opustiť otvor sám. Ale to je v súlade so zákonmi klasickej fyziky. Na prekonanie okraja jamy a pokračovanie v ceste bude určite potrebovať dodatočný kinetický impulz. Veľký Newton teda prehovoril.
V kvantovom svete sú veci trochu iné. Teraz predpokladajme, že v diere je kvantová častica. V tomto prípade sa už nebudeme baviť o skutočnom fyzickom prehĺbení v zemi, ale o tom, čo fyzici bežne nazývajú „potenciálna diera“. Táto hodnota má tiež analógiu fyzickej dosky - energetickú bariéru. Tu sa situácia dramaticky mení. Aby došlo k takzvanému kvantovému prechodu a častica bola mimo bariéry, je potrebná ďalšia podmienka.
Ak je intenzita vonkajšieho energetického poľa menšia ako potenciálna energia častice, potom má reálnu šancu prekonať bariéru bez ohľadu na jej výšku. Aj keď v chápaní newtonovskej fyziky nemá dostatok kinetickej energie. Toto je rovnaký tunelový efekt. Funguje to nasledovne. Kvantová mechanika je charakterizovaná popisom akejkoľvek častice nie pomocou nejakých fyzikálnych veličín, ale pomocou vlnovej funkcie spojenej s pravdepodobnosťou lokalizácie častice v určitom bode priestoru v každej konkrétnej časovej jednotke.
Keď sa častica zrazí s určitou bariérou, pomocou Schrödingerovej rovnice môžete vypočítať pravdepodobnosť prekonania tejto bariéry. Keďže bariéra nie je len energetickyabsorbuje vlnovú funkciu, ale ju aj exponenciálne tlmí. Inými slovami, v kvantovom svete neexistujú žiadne neprekonateľné prekážky, ale iba dodatočné podmienky, za ktorých môže byť častica mimo týchto bariér. Pohybu častíc samozrejme prekážajú rôzne prekážky, no v žiadnom prípade nejde o pevné nepreniknuteľné hranice. Relatívne povedané, ide o akúsi hranicu medzi dvoma svetmi – fyzickým a energetickým.
Efekt tunela má svoj analóg v jadrovej fyzike – autoionizáciu atómu v silnom elektrickom poli. Fyzika pevných látok tiež oplýva príkladmi prejavu tunelovania. Patria sem emisia poľa, migrácia valenčných elektrónov, ako aj efekty, ktoré vznikajú pri kontakte dvoch supravodičov oddelených tenkým dielektrickým filmom. Tunelovanie hrá výnimočnú úlohu pri implementácii mnohých chemických procesov pri nízkych a kryogénnych teplotách.
