Тунне́льный эффе́кт - прохождение через потенциальный барьер микрочастицы, энергия которой меньше высоты барьера; квантовый эффект, наглядно объясняемый разбросом импульсов (и энергий) частицы в области барьера (см. Неопределённости принцип). В результате туннельного эффекта происходят альфа-распад, автоэлектронная эмиссия, Джозефсона эффект и т. д. Вероятность туннельного эффекта тем больше, чем у́же потенциальный барьер, чем ближе энергия частицы к высоте барьера и чем меньше масса частицы.
* * *
ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ - ТУННЕ́ЛЬНЫЙ ЭФФЕ́КТ (туннелирование), преодоление микрочастицей потенциального барьера (см. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР) в случае, когда ее полная энергия (остающаяся при туннельном эффекте большей частью неизменной), меньше высоты барьера.
Туннельный эффект - явление существенно квантовой природы, невозможное в классической механике. По классическим представлениям, если частица движется в поле внешних сил и встречает на своем пути потенциальный барьер, высота которого больше ее энергии, частица отражается от барьера независимо от его формы и ширины. Если энергия частицы больше высоты потенциального барьера, то частица уменьшает свою скорость в области барьера, но обязательно проходит над ним. С позиций квантовой механики (см. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА) рассмотрение вероятности прохождения частицы сквозь потенциальный барьер, высота которого больше ее энергии, с учетом принципа неопределенностей и на основании решения уравнения Шредингера (см. ШРЕДИНГЕРА УРАВНЕНИЕ) дает иные результаты. Вследствие соотношения неопределенностей фиксация частицы в пространственной области внутри барьера делает неопределенным ее импульс. Поэтому имеется отличная от нуля вероятность обнаружить микрочастицу внутри барьера, и, следовательно, существует определенная вероятность прохождения частицы сквозь потенциальный барьер, ее «туннелирование».
Вероятность прохождения сквозь барьер представляет собой главный фактор, определяющий физические характеристики туннельного эффекта. Вероятность туннельного эффекта (коэффициент прозрачности барьера) сильно уменьшается с ростом ширины барьера, его высоты (точнее, разности высоты потенциального барьера и энергии частицы) и с увеличением массы частицы.
Автоионизация атома в сильном электрическом поле, ионизация атома в поле сильной электромагнитной волны являются - это проявление туннельного эффекта. Туннельный эффект играет важную роль при a-распаде ядер, образовании энергетических зон в кристалле, используется в полупроводниковой электронике. Автоэлектронная эмиссия (см. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ), эффект Джозефсона (см. ДЖОЗЕФСОНА ЭФФЕКТ) являются также примером туннельного эффекта.