تأثير النفق ظاهرة مذهلة ، مستحيلة تمامًا من وجهة نظر الفيزياء الكلاسيكية. لكن في عالم الكم الغامض والغامض ، توجد قوانين مختلفة نوعًا ما لتفاعل المادة والطاقة. تأثير النفق هو عملية التغلب على حاجز محتمل معين بواسطة جسيم أولي ، بشرط أن تكون طاقته أقل من ارتفاع الحاجز. هذه الظاهرة لها طبيعة كمية حصرية وتتعارض تمامًا مع جميع قوانين وعقائد الميكانيكا الكلاسيكية. كلما كان العالم الذي نعيش فيه أكثر روعة.
لفهم ماهية تأثير النفق الكمي ، من الأفضل استخدام مثال كرة الجولف التي يتم إطلاقها ببعض القوة في الحفرة. في أي وحدة زمنية ، تتعارض الطاقة الإجمالية للكرة مع قوة الجاذبية المحتملة. إذا افترضنا أن طاقتها الحركية أدنى من قوة الجاذبية ، فإن المشار إليهالن يتمكن الكائن من ترك الحفرة من تلقاء نفسه. لكن هذا يتوافق مع قوانين الفيزياء الكلاسيكية. للتغلب على حافة الحفرة والاستمرار في طريقها ، ستحتاج بالتأكيد إلى دفعة حركية إضافية. هكذا تحدث نيوتن العظيم.
في عالم الكم ، الأمور مختلفة بعض الشيء. لنفترض الآن أن هناك جسيمًا كميًا في الحفرة. في هذه الحالة ، لن نتحدث بعد الآن عن تعميق مادي حقيقي في الأرض ، ولكن عن ما يسميه الفيزيائيون تقليديًا "ثقب محتمل". هذه القيمة لها أيضًا تناظرية للوحة المادية - حاجز طاقة. هذا هو المكان الذي يتغير فيه الوضع بشكل كبير. لكي يحدث ما يسمى بالانتقال الكمي ويكون الجسيم خارج الحاجز ، هناك شرط آخر ضروري.
إذا كانت شدة مجال الطاقة الخارجية أقل من الطاقة الكامنة للجسيم ، فلديه فرصة حقيقية للتغلب على الحاجز بغض النظر عن ارتفاعه. حتى لو لم يكن لديها طاقة حركية كافية في فهم الفيزياء النيوتونية. هذا هو نفس تأثير النفق. يعمل على النحو التالي. تتميز ميكانيكا الكم بوصف أي جسيم ليس بمساعدة بعض الكميات الفيزيائية ، ولكن عن طريق دالة موجية مرتبطة باحتمالية وجود الجسيم في نقطة معينة في الفضاء في كل وحدة زمنية محددة.
عندما يصطدم جسيم بحاجز معين ، باستخدام معادلة شرودنغر ، يمكنك حساب احتمال التغلب على هذا الحاجز. لأن الحاجز ليس فقط بقوةيمتص الدالة الموجية ، ولكنه يخففها أيضًا بشكل كبير. بعبارة أخرى ، لا توجد عقبات لا يمكن التغلب عليها في العالم الكمي ، ولكن هناك فقط ظروف إضافية يمكن أن يكون فيها الجسيم خارج هذه الحواجز. تتداخل العديد من العوائق بالطبع مع حركة الجسيمات ، لكنها ليست بأي حال من الأحوال حدودًا صلبة لا يمكن اختراقها. من الناحية النسبية ، هذا نوع من الحد الفاصل بين عالمين - الجسدي والطاقة.
تأثير النفق له نظير في الفيزياء النووية - تأين ذرة في مجال كهربائي قوي. تزخر فيزياء الحالة الصلبة أيضًا بأمثلة على ظهور الأنفاق. وتشمل هذه الانبعاث الميداني ، وهجرة إلكترونات التكافؤ ، وكذلك التأثيرات التي تنشأ عند ملامسة اثنين من الموصلات الفائقة مفصولة بغشاء عازل رقيق. تلعب الأنفاق دورًا استثنائيًا في تنفيذ العديد من العمليات الكيميائية في درجات حرارة منخفضة ومبردة.
