Nel cuore della meccanica quantistica si nasconde un concetto che per quasi un secolo ha affascinato e messo alla prova gli scienziati: il tunnel quantistico. L'idea che una particella, come un elettrone, possa attraversare una barriera energetica che, secondo la fisica classica, non avrebbe l'energia sufficiente per superare, assomiglia più a un artificio da film di fantascienza che a un fenomeno reale.
Eppure, nel mondo atomico, questo "teletrasporto" attraverso i muri è una realtà consolidata. Fino a oggi, però, un dettaglio cruciale di questo processo era rimasto avvolto nel mistero. Un gruppo di ricercatori della Pohang University of Science and Technology (POSTECH) è riuscito finalmente a gettare una luce su ciò che accade realmente all'interno di questo tunnel.
La convinzione comune, fino a questa recente svolta, era che un elettrone potesse interagire con il suo nucleo atomico solamente una volta uscito dal tunnel energetico. Il viaggio al suo interno era considerato un passaggio diretto, senza ulteriori interazioni. Il team di scienziati, guidato dal professor Dong Eon Kim del Dipartimento di Fisica, ha utilizzato impulsi laser estremamente intensi per indurre e osservare il fenomeno del tunneling negli atomi.
I risultati, pubblicati sulla prestigiosa rivista Physics Review Letters, hanno rivelato un comportamento del tutto inaspettato. L'elettrone, durante il suo passaggio attraverso la barriera, non si limita ad attraversarla, ma può "tornare indietro" per urtare nuovamente il nucleo atomico prima di emergere dall'altra parte. I ricercatori hanno battezzato questo processo "ricollisione sotto-barriera" (UBR, under-the-barrier recollision).
Questa scoperta non è un semplice dettaglio teorico, ma ha conseguenze osservabili e significative. Durante questi esperimenti, si è notato che la ricollisione interna rafforza un fenomeno noto come "risonanza di Freeman" (FR). L'elettrone, colpendo il nucleo dall'interno della barriera, acquisisce energia, portando a un'ionizzazione (il processo con cui l'elettrone si libera dall'atomo) molto più intensa di quanto previsto dai modelli precedenti. Sorprendentemente, questo effetto si è dimostrato quasi insensibile alle variazioni di intensità del laser impiegato, un'altra caratteristica che le teorie esistenti non erano in grado di spiegare.
Si tratta di una dinamica completamente nuova, che apre scenari inediti per il controllo della materia a livello subatomico. Comprendere appieno il comportamento degli elettroni durante il tunneling è fondamentale per lo sviluppo di tecnologie avanzate che si basano proprio su questo principio, come i semiconduttori di nuova generazione, i computer quantistici e i laser ultraveloci. Questa ricerca fornisce le basi scientifiche per un controllo più preciso e un'efficienza maggiore in tutti questi campi, dimostrando ancora una volta come una scoperta nella ricerca di base possa avere un impatto profondo sul futuro tecnologico.
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