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Physiker schlagen neue Art des Quantentunnelns vor
Tunneln ist der seltsame und wunderbare Prozess, bei dem ein Quantenteilchen eine Potenzialbarriere durchquert, die ein klassisches Teilchen nicht überwinden könnte. Es kommt aufgrund des Heisenbergschen Unschärferelationsprinzips zustande, das eine endliche Wahrscheinlichkeit für ein Quantenteilchen angibt, eine Barriere bestimmter Höhe und Dicke zu durchqueren.
In den letzten Jahren haben Physiker die Möglichkeit einer zweiten Art des Tunnelns untersucht, die auf ganz andere Weise abläuft. Dies beruht auf der Idee, dass sich ein Quantenteilchen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in ein anderes Quantenteilchen und wieder zurück verwandeln kann. Das Tunneln tritt auf, wenn sich das Teilchen von einem Teilchen, das stark mit einer Barriere interagiert und diese daher nicht passieren kann, in ein Teilchen ändert, das nicht mit der Barriere interagiert und so leicht durchdringt.
Beispielsweise sollten Quantenteilchen, die sich kurzzeitig in Teilchen dunkler Materie verwandeln, Barrieren passieren, die sonst unpassierbar wären. Diese Art von Licht-durch-eine-Wand-Experiment ist ein ernsthafter Konkurrent bei der Suche nach dunkler Materie.
Jetzt schlagen Holger Gies von der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Jörg Jaeckel von der Durham University in Großbritannien eine dritte Art des Tunnelvortriebs vor. In diesem Fall verwandelt sich ein Quantenteilchen in ein Paar virtueller Teilchen, die die Barriere passieren und sich wieder zurückverwandeln.
Sie geben das Beispiel von Photonen, die sich in winzig geladene Teilchen verwandeln, Teilchen mit winzigen Bruchteilelektronenladungen, die von einigen Formen der Stringtheorie vorhergesagt werden. Diese sollten durch Spiegel passieren, die sonst Photonen reflektieren würden, so dass es so aussieht, als ob die Photonen durch die Barriere getunnelt wären (was sie tatsächlich taten).
Das ist eine interessante und potenziell wichtige Methode, um die Vorhersagen der Stringtheorie zu testen. Und davon gibt es nicht allzu viele.
Ref: arxiv.org/abs/0904.0609 : Tunnelbau der 3. Art