そのひとつが「量子トンネル効果」と呼ばれるもので、粒子が本来なら超えることのできないエネルギーの壁（ポテンシャル障壁）を、あたかも壁が存在しないかのようにすり抜けてしまう現象です。

例えば、私たちがボールを壁に向かって投げつけた場合、壁がボールより高いエネルギー障壁であれば必ず跳ね返ります。

ところが、電子のような微小な粒子の世界では、壁の向こう側へ突然現れるように通り抜けることがあるのです。

これはあまりにも直感に反するため、まるで幽霊が壁をすり抜けるような不思議な現象とも言われています。

こうした奇妙な現象を初めて正しく説明したのが、1920年代に誕生した「量子力学」という学問分野でした。

量子力学は、ミクロな世界の粒子のふるまいを数学的に記述する理論ですが、その登場以降、科学者たちはトンネル効果を理論的にも実験的にも深く研究してきました。

今日では、量子トンネル効果は単なる理論的な興味を超えて、私たちの生活に直結する重要な役割を担っています。

たとえば、スマートフォンやパソコンなどに不可欠な半導体部品も、この量子トンネル効果を利用して電流を流しています。

半導体の中では、微細な壁（障壁）を電子がトンネルすることで初めて電気信号が伝わるのです。

また、私たちが暮らす地球に生命のエネルギーを供給している太陽内部の核融合反応も、トンネル効果が無ければ起こりません。

太陽の中心では、水素原子核同士がぶつかり合って融合しますが、そのとき粒子は障壁を通り抜けて初めて反応を進めることができます。

このように重要な量子トンネル効果ですが、その仕組みにはまだ謎が残されていました。

それは「粒子が障壁を通り抜ける途中で何をしているのか」という疑問です。

実は、トンネル効果を数学的に表現したり、粒子がトンネルに入る前後の状態を観測したりすることは、これまでの研究でもある程度可能でした。

しかし、粒子がまさに障壁の「中」を通過している間の様子を直接観測することは、非常に難しい問題だったのです。