迄今為止，研究人員認(rèn)為電子只能在穿出隧穿區(qū)域后才能與原子核相互作用。

 

科學(xué)家們首次成功揭示了“電子隧穿”過程的奧秘。這項量子力學(xué)核心概念的突破性工作，由浦項科技大學(xué)（POSTECH）的研究團(tuán)隊完成。

通過他們的新實驗，科學(xué)家有望解開這個困擾學(xué)界百年的電子隧穿之謎。

“通過這項研究，我們得以找到關(guān)于電子在穿越原子壁壘時行為方式的線索，”浦項科技大學(xué)物理系的 Dong Eon Kim 教授表示。

量子隧穿：電子穿越能量壁壘

研究人員揭示，雖然“穿墻而過”聽起來像是電影情節(jié)，但這種現(xiàn)象確實在原子世界中發(fā)生。

這種現(xiàn)象被稱為“量子隧穿”，指的是電子似乎能穿越其自身能量無法克服的能量壁壘（墻），就像在其中挖了一條隧道。

在他們的實驗中，研究人員利用強(qiáng)激光脈沖誘導(dǎo)原子中的電子發(fā)生隧穿。結(jié)果揭示了一個驚人現(xiàn)象：電子并非簡單地穿過壁壘，而是在隧穿過程中再次與內(nèi)部的原子核發(fā)生碰撞。研究團(tuán)隊將這一過程命名為“勢壘下再碰撞”（Under-the-barrier recollision, UBR）。

迄今為止，研究人員認(rèn)為電子只能在穿出隧穿區(qū)域后才能與原子核相互作用，但這項研究首次證實了這種相互作用可以在隧穿過程中發(fā)生。

勢壘下再碰撞動力學(xué)

這項發(fā)表在《物理評論快報》上的研究，揭示了導(dǎo)致弗里曼共振（Freeman resonances, FR）的勢壘下再碰撞動力學(xué)。這種勢壘下再碰撞模型超越了傳統(tǒng)的直接多光子躍遷描述，預(yù)測了FR現(xiàn)象的一些獨特特征，而這些特征無法用現(xiàn)有的直接多光子躍遷理論來解釋。

研究人員在論文中指出：“該模型預(yù)測了在非絕熱隧穿區(qū)域下，光電子能譜中高階弗里曼共振（FR）相對于閾上電離（above-threshold ionization）的主導(dǎo)地位，以及FR信號對激光強(qiáng)度近乎不變的平坦依賴性。”

電子在勢壘內(nèi)獲得能量并再次碰撞原子核