Южнокорейские исследователи из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) впервые раскрывают процесс «электронного туннелирования», который более 100 лет волновал ученых со всего мира.
«Благодаря этому исследованию мы смогли получить представление о том, как ведут себя электроны, проходя через атомную стенку», — объясняет профессор с кафедры физики POSTECH Дон Ён Ким.
Исследователи выяснили, что идея прохождения сквозь стены выглядит как научно-фантастический фильм, однако подобные явления действительно происходят в атомном мире. «Квантовое туннелирование» относится к прохождению электронов сквозь энергетические барьеры, которые они не могут преодолеть за счет собственной энергии. Таким образом частицы как бы прорывают туннели в этих барьерах.
В ходе эксперимента ученые использовали лазерные лучи высокой интенсивности, чтобы вызвать эффект туннелирования электронов в атомах. Оказалось, что электроны не только проходят сквозь энергетические барьеры, но и снова сталкиваются с атомным ядром внутри туннеля. До сих пор считалось, что электроны способны взаимодействовать с ядром только после выхода из туннеля. Однако новое исследование подтвердило, что взаимодействие может происходить и внутри туннеля.
Исследование раскрывает динамику подбарьерных резонансов, приводящих к резонансам Фримена. Модель подбарьерных резонансов, которая выходит за рамки описания прямых многофотонных переходов, предполагает особенности резонансов Фримена, которые невозможно объяснить в рамках существующего сценария прямых многофотонных переходов.
«Модель предполагает доминирование резонансов Фримена высокого порядка над ионизацией, выше порога в энергетических спектрах фотоэлектронов, и плоскую зависимость сигнала резонансов Фримена от интенсивности лазера, как в неадиабатическом режиме туннелирования», — подчеркивают исследователи.
Электроны в экспериментах накапливали энергию внутри барьера и снова сталкивались с ядром, усиливая так называемый «резонанс Фримена». Эта ионизация значительно превышает ту, что наблюдалась в ранее известных процессах ионизации, и практически не зависит от изменений интенсивности лазера.
Это открытие не предполагалось существующими теориями. По мнению исследователей, результаты экспериментов заложат важную научную основу для более точного управления поведением электронов, что позволит повысить эффективность полупроводниковых устройств, квантовых компьютеров и сверхбыстрых лазеров.
Результаты исследования были опубликованы в Physics Review Letters
Источник: Interesting Engineering
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: