اثر تونل پدیده ای شگفت انگیز است که از دیدگاه فیزیک کلاسیک کاملاً غیرممکن است. اما در دنیای اسرارآمیز و اسرارآمیز کوانتومی، قوانین تا حدودی متفاوتی از برهم کنش ماده و انرژی وجود دارد. اثر تونل فرآیندی است برای غلبه بر یک مانع پتانسیل خاص توسط یک ذره بنیادی، مشروط بر اینکه انرژی آن کمتر از ارتفاع مانع باشد. این پدیده منحصراً ماهیت کوانتومی دارد و کاملاً با تمام قوانین و جزم‌های مکانیک کلاسیک در تضاد است. دنیایی که در آن زندگی می کنیم شگفت انگیزتر است.
برای درک اینکه اثر تونل کوانتومی چیست، بهتر است از مثال توپ گلف استفاده کنید که با مقداری نیرو به داخل سوراخ پرتاب شده است. در هر واحد زمان، کل انرژی توپ در تقابل با نیروی بالقوه گرانش است. اگر فرض کنیم که انرژی جنبشی آن کمتر از نیروی گرانش است، آنگاهجسم نمی تواند به تنهایی از سوراخ خارج شود. اما این مطابق با قوانین فیزیک کلاسیک است. برای غلبه بر لبه حفره و ادامه راه، قطعا به یک تکانه جنبشی اضافی نیاز دارد. بنابراین نیوتن بزرگ صحبت کرد.
در دنیای کوانتومی، همه چیز تا حدودی متفاوت است. حال فرض می کنیم که یک ذره کوانتومی در سوراخ وجود دارد. در این صورت، ما دیگر در مورد عمیق شدن فیزیکی واقعی در زمین صحبت نخواهیم کرد، بلکه در مورد چیزی که فیزیکدانان معمولاً آن را "حفره بالقوه" می نامند صحبت خواهیم کرد. این مقدار همچنین دارای یک آنالوگ از هیئت مدیره فیزیکی - یک مانع انرژی است. اینجاست که وضعیت به طرز چشمگیری تغییر می کند. برای اینکه به اصطلاح انتقال کوانتومی اتفاق بیفتد و ذره خارج از سد باشد، شرط دیگری لازم است.
اگر شدت میدان انرژی خارجی کمتر از انرژی پتانسیل ذره باشد، بدون در نظر گرفتن ارتفاع آن، شانس واقعی برای غلبه بر مانع را دارد. حتی اگر انرژی جنبشی کافی در درک فیزیک نیوتنی نداشته باشد. این همان اثر تونلی است. به صورت زیر عمل می کند. مکانیک کوانتومی با توصیف هر ذره ای نه به کمک برخی کمیت های فیزیکی، بلکه با استفاده از یک تابع موجی مرتبط با احتمال قرار گرفتن ذره در نقطه خاصی از فضا در هر واحد زمانی مشخص مشخص می شود.
هنگامی که یک ذره با یک مانع خاص برخورد می کند، با استفاده از معادله شرودینگر، می توانید احتمال غلبه بر این مانع را محاسبه کنید. از آنجایی که مانع تنها از نظر انرژی نیستتابع موج را جذب می کند، اما به طور تصاعدی آن را میراند. به عبارت دیگر، هیچ مانع غیرقابل عبوری در دنیای کوانتومی وجود ندارد، بلکه فقط شرایط اضافی وجود دارد که تحت آن یک ذره می تواند خارج از این موانع باشد. موانع مختلف، البته، در حرکت ذرات اختلال ایجاد می کنند، اما به هیچ وجه مرزهای جامد غیر قابل نفوذ نیستند. به طور نسبی، این نوعی مرز بین دو جهان - فیزیکی و انرژی است.
اثر تونل مشابه خود را در فیزیک هسته ای دارد - خودیونیزاسیون یک اتم در یک میدان الکتریکی قدرتمند. فیزیک حالت جامد نیز مملو از نمونه هایی از تجلی تونل زنی است. اینها شامل گسیل میدانی، مهاجرت الکترونهای ظرفیت، و همچنین اثراتی است که در تماس دو ابررسانا که توسط یک لایه نازک دی الکتریک از هم جدا شده اند، ایجاد می شود. تونل سازی نقش استثنایی در اجرای فرآیندهای شیمیایی متعدد در دماهای پایین و برودتی دارد.
