Tunelēšanās un virsgaismas ātrums

Pēdējos gados vairākas zinātnieku grupas ir veikušas virkni eksperimentu, kas pēc viņu domām ļautu noskaidrot, cik “ātri” norisinās daļiņas tunelēšanās cauri potenciāla barjerai. Šis efekts ir pazīstams jau kopš kvantu fizikas sākuma, kad īsi pēc tam, kā Šrēdingers nāca klajā ar savu vienādojumu, Hunds atklāja atoma pamatlīmeņu sašķelšanos potenciāla laukā. Vēl vēlāk Nordhaims atklāja, ka elektrons, kura potenciāls ir nepietiekams, lai klasiski pārvarētu potenciāla barjeru, tomēr atsevišķos gadījumos spēj tai iziet vai, kā saka, iztunelēt cauri. Kā pazīstamākos piemērus tunelēšanās efektam var minēt Džozefsona savienojumu, Esaki diodi un tranzistoru pārejas, kā arī pēdējā laikā populārās virsmas pētīšanas metodes – atomspēku mikroskopiju un skanējošo tuneļmikroskopija, kas arī balstās uz tuneļefektu.
Problēmas pamatā ir tas, ka tunelējošās daļiņas kinētiskā enerģija barjerā ir negatīva, līdz ar to klasiskā veidā izteikts ātrums iznāk imaginārs lielums. Tas padara neiespējamu pirmo tuvinājumu, kurā tunelēšanās laiks ir barjeras biezums dalīts ar ātrumu.
Tāpēc pagaidām nav vienota viedokļa šī efekta sakarībā un vienlaikus pastāv vairākas teorijas, katra ar saviem principiem un paredzējumiem par gaismas ātrumu barjerā. Vairākas eksperimentatoru grupas ir veikušas eksperimentus, balstoties uz vienu vai otru teoriju, līdz ar to iegūstot dažādus rezultātus un no nākot pie atšķirīgiem secinājumiem, kas dažbrīd pat atļaujas iebilst relativitātes principam.…