Найти в Дзене
💥 Квантовые миры

Как пройти через стену без двери или квантовый парадокс Клейна

В материальном макромире, который довольно неплохо описывается законами классической механики, для того, чтобы пройти через стену. нужна дверь. Сразу вспоминается великая цитата "Двери нужны, чтобы ходить через стены!"

Частичка
Частичка

Но представьте себе ситуацию, что хочет человек пройти через бетонную стену, подходит к этой стене и вдруг оказывается с другой стороны этой стены. Казалось бы, это фантастика и такое показывают во второсортных сериалах. Но только не в мире квантовой физики.

Представьте себе, что самую обычную частицу нам нужно переместить через потенциальный барьер. Для частицы такой барьер похож на бетонную стену для человека. Ведь потенциальный барьер - это область, энергия которой отличается от окружающей. Не получится просто взять и пройти такой участок насквозь.

Потенциальный барьер
Потенциальный барьер

При некоторой доле приближения уместно сравнить потенциальный барьер с бурной рекой на пути туриста. Понятно, что сравнение весьма поверхностное и не совсем соответствует энергетической картине, но зато сложность преодоления участка частицей неплохо отражает.

Для того, чтобы такой барьер преодолеть, энергия частицы должна быть большей, чем энергия, которой обладает барьер. Для того, чтобы заехать в горку, нужно накопить энергию. Но энергия рассматриваемой частицы меньше, чем необходимо.

Квантовый парадокс Клейна
Квантовый парадокс Клейна

Вот тут и проявляется парадокс Клейна. В некоторых случаях и при соответствующих характеристиках системы, частица пропадёт с одной стороны барьера и появится с другой стороны. Произойдет нечто типа телепортации, только не как на страницах фантастики, а вполне себе в реальных условиях. Это эквивалентно тому, что захотим мы зайти в магазин, подойдем к стене и тут же окажемся с другой её стороны.

Оказывается, эффект этот обнаружен и предсказан ещё в 1929 году, но экспериментальное подтверждение удалось получить только совсем недавно. Об этом было сообщено в журнале Science. На момент высказывания гипотезы не было технических возможностей, чтобы реализовать парадокс на практике. Но Оскар Клейн предсказал такое поведение частицы. Потому парадокс и был назван его именем.

------

Понравилась статья? Поддержи проект лайком и подпиской :)