Парадокс Клейна

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Парадо́кс Кле́йна возникает при рассмотрении задачи о туннелировании релятивистской частицы через высокий потенциальный барьер. При решении уравнения Дирака вероятность прохождения частицы через потенциальный барьер, высота которого больше, чем удвоенная энергия покоя частицы, стремится к единице, независимо от высоты барьера[1].

Этот парадокс имеет общефизический характер и наблюдается в ядерной физике, физике твердого тела (электронно-дырочные возбуждения в графене), космологии[2].

Общепринятое объяснение парадокса лежит в плоскости квантовой теории поля. Так, уравнение Дирака описывает не движение отдельной частицы, а эволюцию во времени квантового поля, в котором будут присутствовать и античастицы. Поэтому при наличии сильных полей будет происходить рождение пар и вновь родившиеся частицы могут возникать и за барьером.

75-летний парадокс был рассмотрен численно в 2004 году в работе [3] физиками из университета Иллинойса. С использованием компьютерного моделирования в квантовой теории поля было показано, что электрон полностью отражается от барьера, а в барьере создаются электрон-позитронные пары.


Примечания[править | править вики-текст]

  1. Klein O. Die reflexion von elektronen an einem potentialsprung nach der relativistischen dynamik von Dirac // Z. Phys., 1929, 53, 157-165.
  2. Андреев А.В. Восемьдесят лет парадоксу Клейна // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2010. Т. 2. № 1-2. С. 3-43.
  3. Krekora P. et al. The Klein paradox in spatial and temporal resolution. Phys. Rev. Lett. 92, 040406 (2004)