I kvantemekanikken sker forunderlige ting, der strider mod sund fornuft. For eksempel kan en partikel bryde igennem en potentialebarriere, hvis energi er højere end partiklens bindingsenergi. Et fænomen kendt som tunnelering. Billedligt talt svarer det til, at en bold kan rulle over på den anden side af en bakke uden at have haft fart nok på til at komme over bakketoppen.
For tre år siden opdagede den schweiziske professor Ursula Keller og hendes team ved ETH Zürich-universitetet tilmed, at tunnelering ingen tid tager.
I et samarbejde mellem Aarhus Universitet og universitetet i Schweiz er det nu lykkedes at komme endnu tættere på det gådefulde fænomen. De to hold fysikere har kortlagt uhyre præcist, hvor partiklen – i dette tilfælde en elektron – dukker frem efter tunneleringen. Det såkaldte exit-punkt. Det skriver Aarhus Universitet i en pressemeddelelse.
Samarbejdet kom i stand, da teamet i Schweiz bad Aarhus-fysikerne om hjælp til at forklare deres eksperimentelle resultater teoretisk. De greb udfordringen og løste den.
Ny teori fra Aarhus Universitet
»I Aarhus-teorien tager vi højde for en række effekter, som tidligere har været udeladt i kortlægningen af exit-punktet. Vi bruger de rigtige ‘naturlige koordinater’, vi medtager energiskift af den tilstand, som der tunneleres fra, og vi tager højde for multielektroneffekten – altså effekten af de andre bundne elektroner,« siger Lars Bojer Madsen, lektor i fysik ved Aarhus Universitet.
Han har udviklet teorien sammen med postdoc Darko Dimitrovski og postdoc Mahmoud Abu-samha. Alle fra Institut for Fysik og Astronomi.
Teorien giver de hidtil mest præcise forudsigelser af partiklens exit-punkt og er sammen med de eksperimentelle resultater netop publiceret i Nature Physics.
Billede af elektronens rejse med ultrakorte laserpulse
Teamet i Schweiz har ”fotograferet” elektronens rejse gennem potentialebarrieren ved hjælp af ultrakorte og kraftige laserpulse. Pulsene fungerer som en slags hurtige blitz, så forskerne får en sekvens af billeder af elektronen rejse.
