Квантовая туннелизация позволяет частице преодолеть энергетический барьер, который она не может преодолеть классически.

Квантовая туннелизация — явление, при котором частица преодолевает энергетический барьер, классически для неё непреодолимый. В 1928 году советский физик Георгий Гамов предложил революционное объяснение альфа-распада: альфа-частица (ядро гелия) туннелирует сквозь кулоновский барьер атомного ядра, хотя её кинетическая энергия намного ниже высоты этого барьера. Вероятность туннелирования экспоненциально зависит от толщины и высоты барьера и определяется формулой P ∝ exp(−2πηn), где ηn — параметр Зоммерфельда, учитывающий заряд ядра и энергию частицы. Это открытие имело огромное значение для ядерной физики. Гамов показал, что даже при температурах звёзд, недостаточных для классического преодоления электростатического отталкивания, ядра водорода способны сливаться в гелий благодаря туннелированию. Без этого механизма термоядерный синтез в звёздах был бы невозможен — они не светили бы, и Вселенная развивалась бы совершенно иначе. Сегодня туннелизация работает повсеместно: от микросокопических процессов на Солнце до холодного ядерного синтеза и радиоактивного распада тяжёлых элементов. Парадоксальность туннелизации заключается в том, что классическая механика её полностью запрещает, тогда как квантовая механика описывает как вероятностный процесс. Волновая функция частицы не обнуляется за барьером, а экспоненциально затухает, создавая ненулевую вероятность обнаружить частицу по другую сторону.