Depositphotos
Південнокорейські дослідники з Пхоханського університету науки та технологій (POSTECH) вперше розкривають процес «електронного тунелювання», який понад 100 років хвилював науковців зі всього світу.
«Завдяки цьому дослідженню ми змогли отримати уявлення про те, як поводяться електрони, проходячи через атомну стінку», — пояснює професор з кафедри фізики POSTECH Дон Ен Кім.
Дослідники з’ясували, що ідея проходження крізь стіни виглядає як науково-фантастичний фільм, однак подібні явища дійсно відбуваються в атомному світі. «Квантове тунелювання» відноситься до проходження електронів крізь енергетичні бар’єри, які вони не можуть подолати за рахунок власної енергії. Таким чином частинки нібито проривають тунелі у цих бар’єрах.
В ході експерименту науковці використовували лазерні промені високої інтенсивності, щоб викликати ефект тунелювання електронів в атомах. Виявилось, що електрони не тільки проходять крізь енергетичні бар’єри, а й знову зіштовхуються з атомним ядром всередині тунелю. Досі вважалось, що електрони здатні взаємодіяти з ядром тільки після виходу з тунелю. Однак нове дослідження підтвердило, що взаємодія може відбуватись і всередині тунелю.
Дослідження розкриває динаміку підбар’єрних резонансів, що призводять до резонансів Фрімена. Модель підбар’єрних резонансів, яка виходить за рамки опису прямих багатофотонних переходів, передбачає особливості резонансів Фрімена, які неможливо пояснити в рамках існуючого сценарію прямих багатофотонних переходів.
«Модель передбачає домінування резонансів Фрімена високого порядку над іонізацією, вище за поріг в енергетичних спектрах фотоелектронів, і пласку залежність сигналу резонансів Фрімена від інтенсивності лазера, як у неадіабатичному режимі тунелювання», — підкреслюють дослідники.
Електрони в експериментах накопичували енергію всередині бар’єру і знову зіштовхувались з ядром, посилюючи так званий «резонанс Фрімена». Ця іонізація значно перевищує ту, що спостерігалася в раніше відомих процесах іонізації, і практично не залежить від змін інтенсивності лазера.
Це відкриття не передбачалось існуючими теоріями. На думку дослідників, результати експериментів закладуть важливу наукову основу для більш точного керування поведінкою електронів, що дасть змогу підвищити ефективність напівпровідникових пристроїв, квантових комп’ютерів та надшвидких лазерів.
Результати дослідження були опубліковані у Physics Review Letters
Джерело: Interesting Engineering