الهيدروجين في الجزيء أحيانًا لا يشبه كرة، بل موجة يمكنها أن تتسرب عبر حاجز الطاقة، مثل شبح يمر عبر جدار. يسمي الكيميائيون هذا بالنفق الكمومي (quantum tunneling)، وهو أساس العديد من العمليات، من عمل الإنزيمات إلى نقل الشحنة في المواد. ولكن كيف يجد الجزيء طريقه بالضبط لمثل هذا الانتقال؟ لفترة طويلة، كنا نرى فقط نقطتي البداية والنهاية، بينما بقي المسار نفسه في الضباب.

العمل الجديد يقدم خريطة لهذا المسار غير المرئي. ابتكر العلماء طريقة V-SHAKE، التي تعمل مثل مقود يبقي الجزيء على "خط التماس"، أي الحدود حيث تكون الحالة الابتدائية والنهائية متساويتين في الطاقة. في السابق، كنا نستطيع فقط التخمين بشأن ما يحدث على هذه الحدود، أما الآن فيمكننا التجول عليها وفحص كل حجر.

طُبقت الطريقة على جزيئين: 4-سيانوبوتانولات (CBO) و(Z)-4-هيدروكسي بوت-3-إين-2-ون (HEO). في كل منهما، يمكن لذرة هيدروجين أن تقفز من ذرة أكسجين إلى أخرى. اتضح أن قوة التفاعل بين الحالتين، والتي تسمى الاقتران الاهتزازي الإلكتروني (vibronic coupling)، ليست ثابتة بل تتغير على نطاق واسع. إنها تشبه شد شريط مطاطي يعتمد على مدى تمدد الشريط نفسه.

في السابق، كانت نظريات معدلات التفاعلات النفقية تفترض أن الاقتران يمكن اعتباره ثابتًا بالقرب من نقطة التحول. البيانات الجديدة تُظهر: بالنسبة لجزيء واحد، يعمل هذا التقريب، وبالنسبة لآخر لا يعمل. في CBO وُجدت تشكيلات ذات طاقة قريبة من الحد الأدنى ولكن مع اقتران أقوى بكثير. هذا يعني أن الجزيء لديه حرية أكبر مما كنا نعتقد.

وهكذا نقف مرة أخرى على خط التماس، لكن الآن مع خريطة في أيدينا. ينزلق الهيدروجين عليه مثل راقص على حبل مشدود، وأخيرًا نرى الحركات التي تساعده على الثبات. يمكن تطبيق هذه الطريقة بالفعل الآن للتحقق من نماذج التفاعلات النفقية في الكيمياء والبيولوجيا، خاصة عند حساب التأثيرات النظائرية الحركية (kinetic isotope effects)، وهي مؤشر حساس للسلوك الكمومي للهيدروجين.