韩国浦项科技大学和德国马克斯·普朗克研究所的科研团队合作,取得重大突破,首次观测到电子在量子隧穿过程中的“势垒内再碰撞”现象,这一发现发表于《物理评论快报》,颠覆了传统认知,为半导体、量子计算机及超快激光等技术发展提供新思路。
量子隧穿现象研究取得突破
在量子力学领域,量子隧穿指电子等微观粒子能穿越经典物理学认为不可逾越的能量势垒的奇特行为。百年来,科学家虽能观测电子隧穿前后状态,但对其穿越势垒时的具体行为知之甚少。如今,韩国浦项科技大学和德国马克斯·普朗克研究所的科研团队合作,利用强激光脉冲诱导原子内的电子发生量子隧穿,意外发现电子并非安静穿过势垒,而是会在势垒内部与原子核发生碰撞,他们将这一现象命名为“势垒内再碰撞”。
颠覆传统认知的具体内容
传统理论认为,电子仅在脱离势垒后才能与原子核相互作用,而该研究首次证实这种相互作用可发生于势垒内部。研究还发现,电子在隧穿过程中会获得能量并与原子核发生碰撞,产生显著强化的“弗里曼共振”效应,且该现象不受激光强度变化影响。这项研究首次阐明了隧穿过程的电子动力学。
研究成果的重要意义
此成果在基础研究层面挑战了传统理论,为探索微观世界提供新维度,可能激发更多关于基本粒子行为的研究;从转化应用角度看,有望极大促进半导体技术进步。对于半导体、量子计算机等依赖量子隧穿效应的技术发展而言,该研究提供了重要理论支撑,有望优化现有器件性能、提高效率,特别是在开发高效能晶体管和传感器等方面提供了新的思路和方法。
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