Το φαινόμενο της σήραγγας είναι ένα εκπληκτικό φαινόμενο, εντελώς αδύνατο από την άποψη της κλασικής φυσικής. Αλλά στον μυστηριώδη και μυστηριώδη κβαντικό κόσμο, υπάρχουν κάπως διαφορετικοί νόμοι της αλληλεπίδρασης ύλης και ενέργειας. Το φαινόμενο της σήραγγας είναι μια διαδικασία υπέρβασης ενός συγκεκριμένου φραγμού δυναμικού από ένα στοιχειώδες σωματίδιο, με την προϋπόθεση ότι η ενέργειά του είναι μικρότερη από το ύψος του φραγμού. Αυτό το φαινόμενο έχει αποκλειστικά κβαντική φύση και έρχεται σε πλήρη αντίθεση με όλους τους νόμους και τα δόγματα της κλασικής μηχανικής. Όσο πιο εκπληκτικός είναι ο κόσμος στον οποίο ζούμε.
Για να καταλάβετε τι είναι το φαινόμενο της κβαντικής σήραγγας, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το παράδειγμα μιας μπάλας του γκολφ που εκτοξεύτηκε με λίγη δύναμη μέσα στην τρύπα. Σε οποιαδήποτε μονάδα χρόνου, η συνολική ενέργεια της μπάλας είναι σε αντίθεση με τη δυνητική δύναμη της βαρύτητας. Αν υποθέσουμε ότι η κινητική του ενέργεια είναι κατώτερη από τη δύναμη της βαρύτητας, τότε η υποδεικνυόμενητο αντικείμενο δεν θα μπορεί να φύγει μόνο του από την τρύπα. Αλλά αυτό είναι σύμφωνο με τους νόμους της κλασικής φυσικής. Για να ξεπεράσει την άκρη του βόθρου και να συνεχίσει το δρόμο του, θα χρειαστεί σίγουρα μια επιπλέον κινητική ώθηση. Έτσι μίλησε ο μεγάλος Νεύτωνας.
Στον κβαντικό κόσμο, τα πράγματα είναι κάπως διαφορετικά. Τώρα ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα κβαντικό σωματίδιο στην τρύπα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν θα μιλάμε πλέον για μια πραγματική φυσική εμβάθυνση στη γη, αλλά για αυτό που οι φυσικοί αποκαλούν συμβατικά «δυνητική τρύπα». Αυτή η τιμή έχει επίσης ένα ανάλογο του φυσικού πίνακα - ένα ενεργειακό φράγμα. Εδώ η κατάσταση αλλάζει δραματικά. Για να πραγματοποιηθεί η λεγόμενη κβαντική μετάβαση και το σωματίδιο να βρίσκεται έξω από το φράγμα, είναι απαραίτητη μια άλλη προϋπόθεση.
Αν η ένταση του εξωτερικού ενεργειακού πεδίου είναι μικρότερη από τη δυναμική ενέργεια του σωματιδίου, τότε έχει μια πραγματική ευκαιρία να ξεπεράσει το φράγμα ανεξάρτητα από το ύψος του. Ακόμα κι αν δεν έχει αρκετή κινητική ενέργεια στην κατανόηση της Νευτώνειας φυσικής. Αυτό είναι το ίδιο αποτέλεσμα σήραγγας. Λειτουργεί ως εξής. Η κβαντομηχανική χαρακτηρίζεται από την περιγραφή οποιουδήποτε σωματιδίου όχι με τη βοήθεια ορισμένων φυσικών μεγεθών, αλλά μέσω μιας κυματικής συνάρτησης που σχετίζεται με την πιθανότητα το σωματίδιο να βρίσκεται σε ένα ορισμένο σημείο του χώρου σε κάθε συγκεκριμένη μονάδα χρόνου.
Όταν ένα σωματίδιο συγκρούεται με ένα συγκεκριμένο φράγμα, χρησιμοποιώντας την εξίσωση Schrödinger, μπορείτε να υπολογίσετε την πιθανότητα να ξεπεραστεί αυτό το φράγμα. Αφού το φράγμα δεν είναι μόνο ενεργειακάαπορροφά τη συνάρτηση κύματος, αλλά και την αποσβένει εκθετικά. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχουν ανυπέρβλητα εμπόδια στον κβαντικό κόσμο, αλλά μόνο πρόσθετες συνθήκες κάτω από τις οποίες ένα σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται έξω από αυτά τα εμπόδια. Διάφορα εμπόδια, φυσικά, παρεμβαίνουν στην κίνηση των σωματιδίων, αλλά σε καμία περίπτωση δεν είναι στερεά αδιαπέραστα όρια. Σχετικά μιλώντας, αυτό είναι ένα είδος ορίου μεταξύ δύο κόσμων - φυσικού και ενεργειακού.
Το φαινόμενο της σήραγγας έχει το ανάλογο του στην πυρηνική φυσική - τον αυτοιονισμό ενός ατόμου σε ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο. Η φυσική στερεάς κατάστασης επίσης αφθονεί με παραδείγματα εκδήλωσης της διάνοιξης σήραγγας. Αυτές περιλαμβάνουν εκπομπή πεδίου, μετανάστευση ηλεκτρονίων σθένους, καθώς και φαινόμενα που προκύπτουν κατά την επαφή δύο υπεραγωγών που χωρίζονται από ένα λεπτό διηλεκτρικό φιλμ. Η διάνοιξη σήραγγας παίζει εξαιρετικό ρόλο στην εφαρμογή πολυάριθμων χημικών διεργασιών σε χαμηλές και κρυογονικές θερμοκρασίες.
