Телепортация частиц через потенциальный барьер происходит мгновенно

Международная группа ученых выяснила, что туннелирование частиц через потенциальный барьер происходит мгновенно, а не через конечное время, как показывали недавние исследования.

В ходе эксперимента физики использовали атомы водорода. Время, затрачиваемое электронами на туннелирование, измеряли с помощью атточасов — устройства, которое генерирует лазерные пучки длительностью несколько аттосекунд (10 в минус 18-ой степени секунды) и способное рассчитать, когда электроны высвобождаются из атома. С водородом взаимодействовала тысяча ультракоротких световых импульсов с суммарной мощностью 30 гигаватт.

Хотя изначально считалось, что туннелирование протекает мгновенно, недавние исследования, в которых применялись многоэлектронные атомы, продемонстрировали, что электроны проходят сквозь потенциальный барьер за конечное ненулевое время. Однако атомы водорода, которые имеют один электрон, позволили провести более точные измерения и расчеты, чтобы разрешить эту загадку. Результаты эксперимента показали, что наблюдаемая картина соответствует данными, полученными при теоретическом моделировании мгновенного туннелирования.

Туннельный эффект, который можно представить, как прохождение объекта сквозь стену, наблюдается в квантовых системах и невозможен в классической механике. Он заключается в том, что частица может преодолеть потенциальный барьер, не имея достаточно для этого энергии, из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга. Потенциальным барьером называют область пространства, разделяющую две другие области с различными или одинаковыми потенциальными энергиями.