Conosciamo bene l'effetto tunnel, uno dei fenomeni più importanti della meccanica quantistica. Detto in parole povere, esso permette a una particella quantistica (elettrone, fotone, ...) di attraversare una barriera praticamente insormontabile, a patto che essa sia abbastanza sottile. Senza questo effetto il Sole non potrebbe funzionare e... dico poco! Come al solito, il tutto può avvenire dato che le particelle quantistiche possono essere descritte come onde di probabilità e, come tali, la probabilità di esistere anche al di là di una barriera non è nulla. In altre parole è come se lanciassi una pallina contro un muro e potessi aspettarmi che prima o poi ci passi attraverso. In realtà, la barriera è una barriera energetica, ma potete trovare maggiori dettagli QUI.

Sappiamo benissimo che tutto funziona perfettamente e molte tecnologie odierne sfruttano questo effetto, tuttavia sarebbe bello poterlo vedere agire direttamente su qualcosa di facilmente visibile. Impossibile? No, soprattutto se usiamo come "particelle" i fotoni, proprio ciò che trasporta la luce. E la luce è proprio ciò che si "vede" meglio.

Prima di compiere l'esperimento dobbiamo, però, ricordare cosa sia la riflessione totale. Immaginiamo di avere un raggio luminoso che si stia muovendo dentro ad una lastra di vetro.  Quando esso giunge sulla superficie che divide il vetro dall'aria, può compiere, generalmente, due cammini: uno che lo fa tornare dentro al vetro, attraverso la riflessione, e uno che lo fa uscire nell'aria, attraverso la rifrazione, allontanandolo dalla normale alla superficie di separazione. Sto dicendo cose veramente banali, ma vale la pena usare la Fig. 1.

Costruiamo il nostro semplice apparato, utilizzando, per comodità, un vetro di forma semicircolare in modo che la luce proveniente dall'esterno si diriga direttamente verso il centro del semicerchio, come illustra la Fig. 2.

Utilizziamo un laser L che invia, con angolazione diversa, la luce all'interno del semicerchio di vetro e raccogliamo la luce riflessa e rifratta (linea nera) sullo schermo S. Come detto, la forma semicircolare ci permette di fare entrare e uscire la luce seguendo tracciati rettilinei (angolo di incidenza sempre uguale a zero). Nel punto O (centro del cerchio - vetro) della parte rettilinea del semicerchio abbiamo invece la separazione tra luce riflessa e luce rifratta, con il previsto allontanamento della luce rifratta  rispetto alla normale n. Per quanto mostrato nella Fig. 1, il raggio di luce rosso dà luogo all'angolo critico e quello blu mostra una riflessione totale. Ne consegue che  mentre il raggio nero A dà luogo a due macchie luminose sullo schermo S (A' e A"), il raggio blu dà luogo a una sola macchia, quella riflessa (C').

Fin qui tutto in linea con l'ottica geometrica. Passiamo, adesso, alla parte quantistica. Per far ciò prendiamo un altro semicerchio di vetro, uguale al primo, e iniziamo ad avvicinarlo in modo che le loro parti rettilinee siano parallele tra loro. Se la distanza tra i due semicerchi è abbastanza grande non capita niente di nuovo. Ma se i due pezzi di vetro arrivano quasi a contatto, come per magia, ecco apparire la luce rifratta in C" (Fig. 3).

Cosa è mai successo? Proprio quello che ci dovevamo aspettare... Qualche fotone "sbarazzino" ha approfittato della vicinanza del secondo semicerchio di vetro per "saltare" lo spazio tra di loro e continuare il suo viaggio  nel secondo semicerchio di vetro, andando infine a colpire lo schermo S.

D'altra parte tutto è abbastanza semplice: lo straterello d'aria tra i due specchi si comporta proprio come una barriera e quando diventa abbastanza stretto permette l'effetto tunnel.

Ah, questi fotoni ... ne sanno proprio una in più del diavolo!