تصور کنید که در یک منطقه‌ی کوهستانی در حال رانندگی هستید.
طی این رانندگی، شیب‌های مثبت و منفی متعددی را تجربه می‌کنید. در حین رانندگی در این جاده‌ی زیبا، در حال گوش دادن به یک موسیقی دلچسب هستید و از دیدن مناظر لذت می‌برید. گاهی اوقات، در سراشیبی پای خود را از روی گاز برمی‌دارید و در سربالایی بعدی بعد از مدتی که خودرو توان خود را برای بالا رفتن از دست داد، مجددا پدال گاز را فشار می‌دهید. شما می‌دانید که اگر تا انتهای سربالایی پدال گاز را فشار ندهید، اگر سربالایی طولانی باشد، در نهایت شما متوقف می‌شوید و به عقب برمی‌گردید که واقعا حس ترسناکی‌ست. علت اینکه شما نمی‌توانید بدون گاز دادن از این سربالایی خارج شوید، این است که شما درون یک چاه پتانسیل قرار دارید. شما بایستی انرژی مورد نیاز برای غلبه بر این سد انرژی پیش رو، یعنی ارتفاع را تامین کنید. طبق قوانین فیزیک کلاسیک، تا زمانی که نتوانید این انرژی را تامین کنید، نمی‌توانید از این دیوار و مانع عبور کنید.
اما آیا در فیزیک کوانتوم نیز چنین است؟
بایستی بگویم خیر.
مثلا اگر یک الکترون درون یک چاه پتانسیل گیر بیفتد، احتمال اینکه بتواند از چاه پتانسیل خارج شود وجود دارد. به صورت ساده‌تر، این احتمال وجود دارد که الکترون بدون گاز دادن در سربالایی، سربالایی را رد کند، حتی اگر ظاهرا انرژی کافی برای رد کردن سربالایی را نداشته باشد. به این پدیده تونل زنی کوانتومی (quantum tunneling) گفته می‌شود.
علت چنین نتیجه‌ی عجیبی نیز، طبیعت آماری احتمالاتی کوانتوم و ذرات کوانتومی است. نمونه‌ی تونل زنی کوانتومی را در مورد تابش آلفا می‌توانید مشاهده کنید. در حالیکه پروتون‌ها و نوترون‌ها درون چاه پتانسیل هسته‌ی اتم گیر افتاده اند، گاهی اوقات در بعضی اتم‌ها، دو پروتون و دو نوترون به یکدیگر می‌چسبند و ذره‌ی آلفا را تشکیل می‌دهند. از آنجایی که ذره‌ی آلفا نیز یک ذره‌ی کوانتومی‌ست و رفتاری کوانتومی دارد، می‌تواند به کمک تونل زنی کوانتومی از چاه پتانسیلی که در آن قرار دارد، فرار کند. این ذرات آلفا در آزمایشگاه قابل مشاهده هستند. نشر ذرات آلفا، یک واپاشی پرتوزاست. نشر ذرات آلفا معمولا از اتم‌های با هسته‌ی سنگین صورت می‌گیرد و به این فرآیند، واپاشی آلفا گفته می‌شود.