Tunelio efektas yra nuostabus reiškinys, visiškai neįmanomas klasikinės fizikos požiūriu. Tačiau paslaptingame ir paslaptingame kvantiniame pasaulyje galioja kiek skirtingi materijos ir energijos sąveikos dėsniai. Tunelio efektas yra procesas, kai elementarioji dalelė įveikia tam tikrą potencialų barjerą, jei jos energija yra mažesnė už barjero aukštį. Šis reiškinys turi išskirtinai kvantinį pobūdį ir visiškai prieštarauja visiems klasikinės mechanikos dėsniams ir dogmoms. Kuo nuostabesnis pasaulis, kuriame gyvename.
Norint suprasti, kas yra kvantinio tunelio efektas, geriausia pasinaudoti golfo kamuoliuko, paleidžiamo tam tikra jėga į skylę, pavyzdžiu. Bet kuriuo laiko vienetu bendra rutulio energija prieštarauja potencialiai gravitacijos jėgai. Jei darysime prielaidą, kad jo kinetinė energija yra mažesnė už gravitacijos jėgą, tada nurodytaobjektas negalės pats išeiti iš skylės. Bet tai atitinka klasikinės fizikos dėsnius. Norint įveikti duobės kraštą ir tęsti savo kelią, jai tikrai reikės papildomo kinetinio impulso. Taigi didysis Niutonas kalbėjo.
Kvantiniame pasaulyje viskas yra kiek kitaip. Dabar tarkime, kad skylėje yra kvantinė dalelė. Šiuo atveju kalbėsime nebe apie tikrą fizinį gilinimąsi žemėje, o apie tai, ką fizikai sutartinai vadina „potencialia skyle“. Ši vertė turi ir fizinės lentos analogą – energijos barjerą. Čia situacija kardinaliai pasikeičia. Kad įvyktų vadinamasis kvantinis perėjimas ir dalelė būtų už barjero, būtina kita sąlyga.
Jei išorinio energijos lauko intensyvumas yra mažesnis už potencialią dalelės energiją, tada ji turi realią galimybę įveikti barjerą, nepaisant jos aukščio. Net jei ji neturi pakankamai kinetinės energijos suprantant Niutono fiziką. Tai tas pats tunelio efektas. Tai veikia taip. Kvantinė mechanika pasižymi tuo, kad bet kuri dalelė aprašoma ne tam tikrų fizikinių dydžių pagalba, o banginės funkcijos pagalba, susijusia su tikimybe, kad dalelė atsidurs tam tikrame erdvės taške kiekviename konkrečiame laiko vienete.
Kai dalelė susiduria su tam tikru barjeru, naudodami Šriodingerio lygtį, galite apskaičiuoti tikimybę įveikti šį barjerą. Kadangi barjeras yra ne tik energetiškaisugeria bangos funkciją, bet ir ją eksponentiškai slopina. Kitaip tariant, kvantiniame pasaulyje nėra neįveikiamų kliūčių, o tik papildomos sąlygos, kurioms esant dalelė gali būti už šių barjerų. Įvairios kliūtys, žinoma, trukdo dalelėms judėti, tačiau jokiu būdu nėra tvirtos neperžengiamos ribos. Santykinai kalbant, tai yra savotiška riba tarp dviejų pasaulių – fizinio ir energijos.
Tunelio efektas turi savo analogą branduolinėje fizikoje – atomo autojonizaciją galingame elektriniame lauke. Kietojo kūno fizikoje taip pat gausu tuneliavimo pasireiškimo pavyzdžių. Tai apima lauko emisiją, valentinių elektronų migraciją, taip pat efektus, atsirandančius kontaktuojant dviem superlaidininkams, atskirtiems plona dielektrine plėvele. Tuneliavimas atlieka išskirtinį vaidmenį įgyvendinant daugybę cheminių procesų žemoje ir kriogeninėje temperatūroje.
