Een onderzoeksteam onder leiding van prof. dr. Yang Yong van het Hefei Institute of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een opmerkelijk fenomeen van kwantumtunneling over dubbele potentiële barrières onthuld. Ze ontdekten dat kwantumtunneling dominant is bij lage temperaturen en een niet-triviale rol blijft spelen bij temperaturen tot ongeveer 600 K.

"Dit is een belangrijke vooruitgang in de dynamiek van kwantumdeeltjes over dubbele barrières heen, wat een mogelijke weg opent voor metingen met ultrahoge precisie op basis van atomaire systemen", aldus prof. Yang.

De resultaten zijn gepubliceerd in Physical Review Research .

Is de echte ruimte oneindig deelbaar? In een macroscopische wereld is het antwoord beslist 'ja', omdat alledaagse ervaringen, zoals het observeren van waterstromen of vrij vallende voorwerpen, altijd de indruk wekken van continue trajecten. De situatie verandert dramatisch in een kwantumwereld. In theorieën die de kwantummechanica proberen te verenigen met de zwaartekracht, wordt een minimale lengte voorspeld, en over het algemeen wordt aangenomen dat dit de Planck-lengte (lP) is, die ongeveer 10 ^-35 bedraagt. m.

In dit werk bestuderen de onderzoekers de kwantumtunneling door dubbele barrières en verkrijgen ze een stelling die aantoont dat als de afstand tussen twee barrières continu kan variëren, d.w.z. als de echte ruimte een continuüm is, het invallende deeltje willekeurig grote dubbele barrières volledig kan binnendringen door simpelweg het afstemmen van de scheiding tussen barrière en barrière. Dit fenomeen wordt resonante tunneling (RT) genoemd. Als er een minimumlengte bestaat die niet nul is, stopt het resonante tunnelen wanneer de barrièrehoogte een bepaalde waarde overschrijdt. Theoretische analyse laat zien dat de RT-waarschijnlijkheid van kwantumdeeltjes kritisch afhangt van de scheiding tussen twee barrières.

Dit werk onthult het diepe verband tussen kwantumtunneling en de kwantumtheorieën over zwaartekracht, en opent een mogelijke weg voor metingen met ultrahoge precisie en daarmee het testen van het bestaan ​​van een minimale lengte.

Meer informatie: Yong Yang, Penetratie van willekeurige dubbele potentiële barrières met waarschijnlijkheidseenheid:implicaties voor het testen van het bestaan ​​van een minimale lengte, Physical Review Research (2024). DOI:10.1103/PhysRevResearch.6.013087

Journaalinformatie: Fysiek reviewonderzoek

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen