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.