Tunneliefekt on hämmastav nähtus, klassikalise füüsika seisukohast täiesti võimatu. Kuid salapärases ja salapärases kvantmaailmas kehtivad aine ja energia vastasmõju mõnevõrra erinevad seadused. Tunneliefekt on teatud potentsiaalse barjääri ületamine elementaarosakese poolt, tingimusel et selle energia on väiksem kui barjääri kõrgus. Sellel nähtusel on eranditult kvant iseloom ja see on täielikult vastuolus klassikalise mehaanika seaduste ja dogmadega. Mida hämmastavam on maailm, milles me elame.
Selleks, et mõista, mis on kvanttunneli efekt, on kõige parem kasutada näidet golfipallist, mis lastakse mõne jõuga auku. Mis tahes ajaühikus on palli koguenergia potentsiaalse gravitatsioonijõuga vastuolus. Kui eeldame, et selle kineetiline energia on väiksem kui gravitatsioonijõud, siis on näidatudobjekt ei suuda ise august lahkuda. Kuid see on kooskõlas klassikalise füüsika seadustega. Süvendi serva ületamiseks ja oma tee jätkamiseks vajab see kindlasti täiendavat kineetilist impulssi. Nii kõneles suur Newton.
Kvantmaailmas on asjad mõnevõrra erinevad. Oletame nüüd, et augus on kvantosake. Sel juhul ei räägi me enam reaalsest füüsilisest süvenemisest maa peal, vaid sellest, mida füüsikud tinglikult nimetavad "potentsiaaliauguks". Sellel väärtusel on ka füüsilise tahvli analoog - energiabarjäär. Siin muutub olukord dramaatiliselt. Et toimuks niinimetatud kvantüleminek ja osake oleks väljaspool barjääri, on vajalik veel üks tingimus.
Kui välise energiavälja intensiivsus on väiksem kui osakese potentsiaalne energia, siis on tal reaalne võimalus barjäär ületada olenemata selle kõrgusest. Isegi kui sellel ei ole piisav alt kineetilist energiat Newtoni füüsika mõistmisel. See on sama tunneliefekt. See toimib järgmiselt. Kvantmehaanikat iseloomustab mistahes osakese kirjeldamine mitte mingite füüsikaliste suuruste abil, vaid lainefunktsiooni abil, mis on seotud tõenäosusega, et osake asub igas kindlas ajaühikus teatud ruumipunktis.
Kui osake põrkab kokku teatud barjääriga, saate Schrödingeri võrrandi abil arvutada selle barjääri ületamise tõenäosuse. Kuna barjäär ei ole ainult energeetiliseltneelab lainefunktsiooni, aga ka summutab seda eksponentsiaalselt. Teisisõnu, kvantmaailmas pole ületamatuid takistusi, vaid on ainult lisatingimused, mille korral osake saab neist barjääridest väljas olla. Erinevad takistused muidugi segavad osakeste liikumist, kuid mitte mingil juhul ei ole need kindlad läbimatud piirid. Suhteliselt öeldes on see omamoodi piir kahe maailma – füüsilise ja energia – vahel.
Tuumafüüsikas on tunneliefektil analoog – aatomi autoioniseerumine võimsas elektriväljas. Tahkisfüüsikas on samuti küllaga näiteid tunneldamise avaldumise kohta. Nende hulka kuuluvad väljaemissioon, valentselektronide migratsioon, aga ka efektid, mis tekivad kahe õhukese dielektrilise kilega eraldatud ülijuhi kokkupuutel. Tunnelil on erakordne roll paljude keemiliste protsesside rakendamisel madalatel ja krüogeensetel temperatuuridel.
