Az alagút effektus csodálatos jelenség, a klasszikus fizika szempontjából teljesen lehetetlen. De a titokzatos és titokzatos kvantumvilágban az anyag és az energia kölcsönhatásának némileg eltérő törvényei érvényesülnek. Az alagúthatás egy bizonyos potenciálgát leküzdésének folyamata egy elemi részecske által, feltéve, hogy energiája kisebb, mint a gát magassága. Ez a jelenség kizárólag kvantum jellegű, és teljesen ellentmond a klasszikus mechanika minden törvényének és dogmájának. Minél csodálatosabb a világ, amelyben élünk.
A kvantum alagút hatásának megértéséhez a legjobb egy golflabda példáját használni, amelyet némi erővel a lyukba löktek. Bármely időegységben a labda teljes energiája ellentétes a potenciális gravitációs erővel. Ha feltételezzük, hogy mozgási energiája kisebb, mint a gravitációs erő, akkor a jelzetta tárgy nem lesz képes magától elhagyni a lyukat. De ez összhangban van a klasszikus fizika törvényeivel. Ahhoz, hogy leküzdje a mélyedés szélét és folytassa útját, mindenképpen további kinetikus impulzusra lesz szüksége. Tehát a nagy Newton megszól alt.
A kvantumvilágban a dolgok némileg eltérőek. Most tegyük fel, hogy van egy kvantumrészecske a lyukban. Ebben az esetben már nem a föld valódi fizikai elmélyüléséről beszélünk, hanem arról, amit a fizikusok hagyományosan "potenciális lyuknak" neveznek. Ennek az értéknek a fizikai tábla analógja is van - egy energiagát. Itt a helyzet drámaian megváltozik. Ahhoz, hogy az úgynevezett kvantumátmenet megtörténjen, és a részecske a gáton kívülre kerüljön, egy másik feltétel szükséges.
Ha a külső energiamező intenzitása kisebb, mint a részecske potenciális energiája, akkor reális esélye van a gát leküzdésére, függetlenül a magasságától. Még akkor is, ha nincs elég mozgási energiája a newtoni fizika megértéséhez. Ez ugyanaz az alagút hatás. Ez a következőképpen működik. A kvantummechanikát az jellemzi, hogy bármely részecskét nem bizonyos fizikai mennyiségek segítségével írnak le, hanem egy hullámfüggvény segítségével, amely annak valószínűségéhez kapcsolódik, hogy a részecske minden egyes időegységben a tér egy bizonyos pontján helyezkedik el.
Amikor egy részecske ütközik egy bizonyos gáttal, a Schrödinger-egyenlet segítségével kiszámíthatja a gát leküzdésének valószínűségét. Mivel a gát nem csak energetikailagelnyeli a hullámfüggvényt, de exponenciálisan csillapítja is. Más szóval, a kvantumvilágban nincsenek leküzdhetetlen akadályok, hanem csak további feltételek, amelyek mellett egy részecske kívül lehet ezeken a korlátokon. Természetesen különféle akadályok akadályozzák a részecskék mozgását, de semmiképpen sem szilárd, áthatolhatatlan határok. Viszonylagosan ez egyfajta határvonal két világ – a fizikai és az energia – között.
Az alagúteffektusnak megvan a maga analógja a magfizikában: egy atom autoionizációja erős elektromos térben. A szilárdtestfizika is bővelkedik az alagút megnyilvánulásának példáiban. Ide tartozik a terepi emisszió, a vegyértékelektronok migrációja, valamint azok a hatások, amelyek két vékony dielektromos filmmel elválasztott szupravezető érintkezésekor keletkeznek. Az alagútképzés kivételes szerepet játszik számos kémiai folyamat végrehajtásában alacsony és kriogén hőmérsékleten.
