tuneling_fig3

(Fény) Lendület az alagút végén: új megvilágításban a rejtélyes alagúteffektus

Az ELI-ALPS Lézeres Kutatóközpont és az SZTE TTIK Fizikai Intézet Elméleti Fizikai Tanszékének kutatói erős lézertérben lévő atomokból alagúteffektus segítségével megszökő elektronok tulajdonságait vizsgálták; az eredményeket a rangos Physical Review A folyóirat közölte.

Az alagúteffektus a kvantumfizika egyik legmeglepőbb jelensége: egy kvantumrészecske (pl. egy elektron) a térbeli mozgása során olyan tartományokba is eljut, ahová a klasszikus fizika szerint nem lenne szabad, mert útja során nincs elég energiája pl. egy potenciálgáton való átjutáshoz. Mivel mégis átjut, egy tréfás hasonlattal szokás ezt leírni: olyan ez, mintha az elektron alagutat fúrna magának a potenciálgát alatt, innen az effektus neve.

Ezzel a szegedi fizika BSc szakos hallgatók már az 5. szemeszterben megismerkednek a Kvantummechanika kurzus keretében:


tuneling_fig1

Az alagúteffektus kiemelten fontos szerepet játszik az attoszekundumos fizikában is. Atomok nagyon erős lézertérben úgy is ionizálódhatnak, hogy az egyik elektron alagúteffektus segítségével szökik meg: az elektront az atomba kötő potenciálhoz ugyanis hozzáadódik a lézerimpulzus elektromos mezőjéből származó potenciál, így nagyon rövid időre létrejön egy olyan potenciálgát, amin az elektron alagúteffektussal át tud jutni.


tuneling_fig2


Az ELI-ALPS-ban és az SZTE Elméleti Fizikai Tanszékén Czirják Attila vezetésével folyó közös kutatás során kollégáink ezzel a folyamattal kapcsolatos fontos kérdésekre találtak olyan válaszokat, amelyek egyben új megvilágításba helyezik az ultrarövid lézerimpulzusok hatására lejátszódó alagutazásos ionizációról korábban kialakult képet is. Munkájuk során a fázistéren, Wigner-függvény segítségével elemezték a Schrödinger-egyenlet numerikus megoldásával kapott adatokat. Felfedezték, hogy az erős teres ionizáció folyamatában lényeges szerepet játszik a potenciálgát feletti ionizáció és az alagutazásos ionizáció között fennálló rejtélyes kvantumos jelenség, a kvantum-interferencia, annak ellenére, hogy az energia átlagértéke alapján csak alagutazást várnánk. Ez alapján a kutatócsoportunk választ adott arra a régóta fennálló alapvető kérdésre is, miként lehetséges, hogy az elektron az alagútból kilépve nem „álló helyzetből” indul tovább: kezdeti sebessége, lendülete van az alagút kijáratában, amire a közelmúltban már egyre pontosabb mérések is utaltak. A kollégáink által kiszámított kezdeti lendület értékek jól egyeznek ezekkel a mérési eredményekkel.


tuneling_fig3


A kutatócsoport fenti eredményeit ismertető tudományos cikke a rangos Physical Review A c. folyóirat szeptemberi számában jelent meg, kiemelt (Letter) formátumban. A szerzők egy jól működő, már három tudós generációt átfogó szegedi kutatói iskola tagjai, Benedict Mihály emeritus professzortól a fiatal post-doc Majorosi Szilárdig és az első szerző Hack Szabolcs doktoranduszig (témavezetői Czirják Attila és Varró Sándor, az SZTE egyetemi magántanára, az ELI-ALPS elméleti és szimulációs csoportjának vezetője).

A cikk preprint verziója szabadon letölthető innen: https://arxiv.org/abs/2103.12699

További linkek:

https://www.eli-alps.hu/qr/index.html?qr=31

https://en.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment

https://www.youtube.com/watch?v=ISdBAf-ysI0





Tanulmányi hírek

Honlap_borito

Érdekel a körülötted lévő világ, és megismernéd pontosabban hogyan is működik? Szeretnél az ország egyik legjobb egyetemén egy gyönyörű városban tanulni? Ha a válaszod igen, legyél Te is fizika, fizikus-mérnök, csillagász, fotonikai mérnöki vagy fizikatanár szakos hallgató az SZTE-n!

Fejlec_SZTE_FI_4

Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat Csongrád-Csanád Vármegyei Csoportja és a Szegedi Tudományegyetem Fizikai Intézete 26. alkalommal 3 fordulós versenyt hirdet fizikai kísérletekből általános és középiskolás diákok számára.

Friss hírek

Fejlec_SZTE_FI_9

Hogyan lesz egy végzett fizikusból IT biztonsági szakember a világ egyik legnagyobb játékgyártó vállalatánál? Interjúnkban Varga Dániel, egy olyan szakember mesél karrierútjáról, aki az SZTE Fizikai Intézet AdOptIm kutatócsoportjából indulva a LEGO Csoport Digitális Biztonság csapatában találta meg hivatását. Bár munkájában közvetlenül nem használja a fizikatudását, az egyetemi évek során megszerzett analitikus gondolkodás, problémamegoldó készség és adatfeldolgozási tapasztalat kulcsszerepet játszik mindennapi feladataiban. Cikkünkben betekintést nyerhetünk abba, hogyan vezetett az útja az IT világába, milyen kihívásokkal találkozik, és mi teszi izgalmassá a kiberbiztonság területét.

Fejlec_SZTE_FI_2

A fizika már eddig is számtalan eszközzel segítette az orvosok munkáját. A Fotoakusztikus Kutatócsoport munkatársai több mint 10 éve fejlesztenek az SZTE több orvosi kutatócsoportja számára olyan műszereket, amelyek a kilélegzett levegő gázösszetételének diagnosztikai célú vizsgálatára alkalmasak. Egy általuk fejlesztett fotoakusztikus műszerrel a kilélegzett levegő metán-tartalmát vizsgálták az ELI ALPS Lézeres Kutatóintézetbe szervezett februári véradáson során.

Kövess minket



instagramYouTube