L’effet tunnel est un phénomène impossible à définir en physique classique étant donné qu’il ne se produit jamais au niveau macroscopique. En revanche, il est très bien compris en physique quantique, il correspond à un effet « téléportation » des particules.
Animation explicative:
On cherche à imaginer la situation de manière simple (à notre échelle). Un objet qui se trouve dans un creux ne pourra pas remonter la pente spontanément pour parvenir à un autre creux. S’il est au fond d’un puits, il y restera à moins qu’on mette de l’énergie pour en sortir. En physique, cette situation s’appelle un puits de potentiel, qu’il s’agisse d’un potentiel lié au champ de gravitation ou à un autre champ. Les particules, quant à elles, parviennent sans cesse à sortir des puits de potentiel, ce qui est totalement en contradiction avec les lois de la physique classique. Normalement, on ne peut pas passer d’une vallée à une autre vallée voisine sans passer par un sommet ou un col de la montagne qui les sépare, à moins de creuser un tunnel dans la montagne. C’est pourtant ce que parviennent à faire les particules de matière et tout objet quantique. C’est pour cela qu’on appelle cela un « effet tunnel », comme si la particule avait creusé un tunnel pour sortir du puits de potentiel.
Le tunnel doit être de courte longueur puisque l’énergie permettant à la particule de traverser cette « barrière » provient du vide quantique qui lui a prêté cette énergie dans un temps très court et qu’il a ensuite récupérée. Dans l’effet tunnel, la particule franchit un puits de potentiel en tant qu’onde, qu’elle ne pourrait pas franchir en tant que corpuscule. Même en physique classique, une onde peut déjà réaliser un effet tunnel.
En conclusion, grâce à cet effet tunnel et à l’énergie quantique, les nanoparticules peuvent traverser des « barrières ». Plus elles sont petites, mieux elles traversent. Malheureusement, on peut mettre en parallèle cet effet tunnel et le fait que les nanoparticules peuvent désormais passer au travers des membranes plasmiques de nos cellules, voire au travers des enveloppes nucléaires.
