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:

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.

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.

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