Типичная бытовая ситуация: Иван Иванович, прыгун в высоту, способен преодолевать препятствия высотой до 2 м. Иван Иванович стоит перед трехметровой стеной. Перепрыгнуть ее он не в силах. Ничего не остается бедному Ивану Ивановичу, как, грустно почесав в затылке, пойти, откуда пришел.
Не таков наш друг электрон (как, впрочем, и другие элементарные частицы).
Электрон презирает преграды и чихать хотел на препятствия, даже те, которые он, очевидно, преодолеть не может.
Встретив потенциальный барьер, преодолеть который электрон не может из-за нехватки энергии, он вдруг вспоминает, что является объектом микромира, а это дает свои бонусы.
Например, у электрона нет точного местонахождения в пространстве, а есть только вероятность нахождения в той или иной области. Поэтому всё, что нужно электрону – это только немного подождать, пока на «квантовых кубиках» не выпадут нужные цифры и не перенесут его за барьер. Эта его способность зовётся туннелированием.
Конечно, если барьер будет слишком широким, то сколько кубики не бросай, за него не попадешь. Хаотично скакать по Вселенной электроны не могут.
Зато в природе туннелирование встречается часто: водород таким образом путешествует по поверхности льда при критически низких температурах, когда диффузия очень замедленна. А в звездах, благодаря этому эффекту, ядра могут преодолевать кулоновский барьер и участвовать в термоядерной реакции.
Самое интересное в этой истории то, что этот эффект имеет прямое практическое применение. Так на его основе работает атомно-силовой микроскоп, который позволяет точно отрисовывать топографию поверхности, вплоть до отдельных атомов.