La paradoja de klein

La paradoja de Klein  es una paradoja física que surge al considerar el problema de tunelizar una partícula relativista a través de una barrera de alto potencial : al resolver la ecuación de Dirac , la probabilidad de que una partícula atraviese una barrera de potencial cuya altura sea mayor que el doble de la energía en reposo de la partícula, y cuyo ancho espacial es menor que las partículas de longitud de onda Compton [1] , tiende a la unidad, independientemente de la altura de la barrera [2] . Nombrado en honor a Oskar Klein .

Esta paradoja es de naturaleza física general y se observa en física nuclear , física del estado sólido (excitaciones de huecos de electrones en el grafeno), cosmología [1] .

La explicación generalmente aceptada de la paradoja se encuentra en el plano de la teoría cuántica de campos . Así, la ecuación de Dirac no describe el movimiento de una partícula individual, sino la evolución en el tiempo de un campo cuántico, en el que también estarán presentes las antipartículas . Por lo tanto, en presencia de campos fuertes, se producirá la creación de pares , y detrás de la barrera también pueden aparecer partículas recién nacidas [1] .

Fue estudiado numéricamente en 2004 [3] por físicos de la Universidad de Illinois , utilizando simulaciones por computadora , se demostró que el electrón se refleja completamente desde la barrera y se crean pares de electrones y positrones en la barrera.

Notas

  1. 1 2 3 Andreev A. V. Ochenta años de la paradoja de Klein Copia de archivo fechada el 22 de enero de 2019 en Wayback Machine // Radioelectronics. Nanosistemas. Tecnologías de la información. 2010. Vol. 2. Núm. 1-2. págs. 3-43.
  2. Klein O. Die reflexion von elektronen an einem Potentialsprung nach der relativistischen dynamik von Dirac // Z. Phys., 1929, 53, 157-165.
  3. Krekora P. et al. La paradoja de Klein en la resolución espacial y temporal. física Rvdo. Letón. 92 , 040406 (2004)