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量子隧穿过程新观测颠覆传统认知

文章来源:华夏双创研究院 发布时间:2025-07-31 09:28:46

在量子力学领域,量子隧穿是指电子等微观粒子能够穿越经典物理学认为不可逾越的能量势垒的奇特行为。这种现象犹如“穿墙术”,在经典物理中无法实现,因为电子本不具备足够能量克服势垒,但在量子世界,电子有一定概率以波的形式穿越势垒,就像挖了一条隧道一样。

量子隧穿不仅是半导体(智能手机、计算机等电子设备的核心部件)的工作原理,还是太阳核聚变产生光与能量的关键机制。然而百年来,科学家虽能观测电子隧穿前后的状态,但对电子穿越势垒时的具体行为始终知之甚少。

研究团队此次利用强激光脉冲,诱导原子内的电子发生量子隧穿。他们意外发现,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”。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,不仅能帮助科学家更精准调控电子行为,还将为半导体、量子计算机等的技术发展提供重要理论支撑。