Туннель эффектиси укмуштуудай көрүнүш, классикалык физиканын көз карашынан алганда таптакыр мүмкүн эмес. Бирок сырдуу жана сырдуу кванттык дүйнөдө материя менен энергиянын өз ара аракеттешүүсүнүн бир аз башкача мыйзамдары бар. Туннель эффектиси – бул элементардык бөлүкчөнүн энергиясы тосмонун бийиктигинен аз болгон шартта белгилүү бир потенциалдык тосмодон өтүү процесси. Бул кубулуш жалаң кванттык мүнөзгө ээ жана классикалык механиканын бардык мыйзамдарына жана догмаларына толугу менен карама-каршы келет. Биз жашап жаткан дүйнө ошончолук таң калыштуу.
Кванттык туннел эффектиси эмне экенин түшүнүү үчүн, тешикке кандайдыр бир күч менен киргизилген гольф тобунун мисалын колдонуу жакшы. Убакыттын кайсы бир бирдигинде шардын жалпы энергиясы тартылуу күчүнүн потенциалдуу күчүнө карама-каршы келет. Эгерде анын кинетикалык энергиясы тартылуу күчүнөн төмөн деп эсептесек, анда көрсөтүлгөнобъект өз алдынча тешиктен чыга албайт. Бирок бул классикалык физиканын мыйзамдарына ылайык келет. Фоссанын четинен өтүп, жолун улантуу үчүн ага кошумча кинетикалык импульс керек болот. Ошентип улуу Ньютон сүйлөдү.
Кванттык дүйнөдө нерселер бир аз башкача. Эми тешикте кванттык бөлүкчө бар деп коёлу. Бул учурда биз мындан ары жердин чыныгы физикалык тереңдеши жөнүндө эмес, физиктер шарттуу түрдө «потенциалдуу тешик» деп атаган нерсе жөнүндө сөз кылабыз. Бул маани физикалык тактанын аналогуна ээ - энергетикалык тосмо. Бул жерде кырдаал кескин өзгөрөт. Кванттык өтүү деп аталган процесс болушу жана бөлүкчө тосмонун сыртында болушу үчүн дагы бир шарт керек.
Эгер тышкы энергетикалык талаанын интенсивдүүлүгү бөлүкчөнүн потенциалдык энергиясынан аз болсо, анда анын бийиктигине карабастан тосмодон өтүүгө реалдуу мүмкүнчүлүк бар. Ньютон физикасын түшүнүүдө анын кинетикалык энергиясы жетишсиз болсо да. Бул ошол эле туннель эффекти. Ал төмөнкүдөй иштейт. Кванттык механика кандайдыр бир бөлүкчөлөрдү кандайдыр бир физикалык чоңдуктардын жардамы менен эмес, бөлүкчөлөрдүн ар бир конкреттүү убакыт бирдигинде мейкиндиктин белгилүү бир чекитинде жайгашуу ыктымалдыгы менен байланышкан толкун функциясынын жардамы менен сүрөттөө менен мүнөздөлөт.
Бөлүкчө белгилүү бир тосмо менен кагылышканда, Шредингер теңдемесин колдонуп, бул тоскоолдукту жеңүү ыктымалдыгын эсептей аласыз. Анткени тоскоолдук энергетикалык жактан гана эместолкун функциясын сиңирип алат, бирок аны экспоненциалдуу түрдө басаңдатат. Башкача айтканда, кванттык дүйнөдө эч кандай жеңилгис тоскоолдуктар жок, бирок бөлүкчө бул тоскоолдуктардан тышкары боло турган кошумча шарттар гана бар. Ар кандай тоскоолдуктар, албетте, бөлүкчөлөрдүн кыймылына тоскоол болот, бирок эч качан катуу өтпөс чектер эмес. Салыштырмалуу айтканда, бул эки дүйнөнүн – физикалык жана энергиянын ортосундагы чек аранын бир түрү.
Туннель эффектисинин өзөктүк физикадагы аналогу бар - күчтүү электр талаасында атомдун автоионизациясы. Катуу дененин физикасында да туннелдердин көрүнүшүнүн мисалдары арбын. Аларга талаанын эмиссиясы, валенттүү электрондордун миграциясы, ошондой эле жука диэлектрик пленкасы менен бөлүнгөн эки супер өткөргүчтүн контактында пайда болгон эффекттер кирет. Төмөнкү жана криогендик температурада көптөгөн химиялык процесстерди ишке ашырууда туннель жасоо өзгөчө роль ойнойт.
