dipendenza angolare del Klein tunneling

Il confronto corretto. Il preset Klein normale usa |p|=1.5 con p_y=0. Qui manteniamo esattamente lo stesso modulo del momento ma ruotiamo il vettore di 35 gradi: p_x circa 1.229 e p_y circa 0.860. Di conseguenza anche l'energia incidente E resta praticamente identica.

QPE preset #49

Questa pagina descrive il fenomeno usando come fonte primaria il preset e i moduli numerici attualmente implementati in QPE.

Idea fisica

Il ramo Klein è deliberatamente formulato come modello Dirac efficace a due componenti. La barriera non crea coppie in QPE: quando V₀ supera le soglie del gap, l’interno ammette soluzioni propaganti dell’altra branca e la trasmissione può riemergere invece di continuare a diminuire.

Relazione chiave. Per H=c σ·p + mc²σz + V I, una barriera scalare sufficientemente alta può collegare la branca incidente a energia positiva a soluzioni propaganti negative-energy-like all’interno della barriera. La trasmissione dipende fortemente dall’angolo.

Protocollo guidato dal preset

Il confronto corretto. Il preset Klein normale usa |p|=1.5 con p_y=0. Qui manteniamo esattamente lo stesso modulo del momento ma ruotiamo il vettore di 35 gradi: p_x circa 1.229 e p_y circa 0.860. Di conseguenza anche l'energia incidente E resta praticamente identica.

Premi Play. Il pacchetto arriva diagonalmente sulla stessa barriera supercritica V0=3.2. Confronta max P_right e il flusso al detector con il preset Klein Tunneling / Supercritical Dirac Barrier: la trasmissione obliqua è meno spettacolare della quasi normale.

Perchè è importante. Se aumentassimo soltanto p_y lasciando p_x invariato cambieremmo anche |p| ed E, confondendo due effetti. Questo preset separa deliberatamente l'angolo dalla scala energetica.

Prova altri angoli a energia quasi costante. Mantieni |p|=1.5 e usa p_x=1.5 cos(theta), p_y=1.5 sin(theta). Per esempio 20, 45 e 60 gradi. Premi Apply / Reset dopo ogni coppia.

Cosa guardare. Analysis -> Klein Tunneling riporta |p|, E, angolo, regime interno, P_right massima e flusso integrato. La barriera può restare supercritica mentre la trasmissione cambia molto: essere nella Klein zone non significa avere T=1 a qualunque angolo.

Limite del modello. Rimaniamo nel modello Dirac 2D a due componenti a singola particella/pseudospin. Nessuna creazione di coppie reale e nessuna QED dinamica.

Cosa osservare e come studiarlo

  1. Avvia il preset senza modifiche e identifica prima l’osservabile che cambia.
  2. Modifica un solo parametro alla volta, quindi Reset e ripeti.
  3. Confronta sempre il rendering con i numeri del pannello Analysis: l’immagine è una vista, non una misura completa.

Storia e stato sperimentale

Oskar Klein analizzò nel 1929 la riflessione relativistica da un gradino di potenziale. Il paradosso divenne sperimentalmente accessibile in sistemi efficaci come il grafene, dove quasiparticelle chirali imitano fermioni di Dirac con velocità molto inferiore a c.

Scala fisica rappresentativa

Piattaforma rappresentativaquasiparticella Dirac efficace con gap / simulatore graphene-like
Base della mappaturamappatura tramite velocità Dirac efficace (v_D~10^6 m/s)
1 unità di lunghezza QPE10 nm
1 unità di tempo QPE10 fs
Scala energetica E0=ħ/T065.8 meV
Frequenza equivalente E0/h15.9 THz
NotaUsa una velocità Dirac efficace vicina a 10^6 m/s: una unità di lunghezza di 10 nm corrisponde quindi a circa 10 fs. La massa QPE non nulla è un parametro efficace di gap, non la massa a riposo dell’elettrone nel vuoto; non è una simulazione di grafene specifica di un materiale.
La scala è un ponte d’ordine di grandezza dalle unità adimensionali di QPE a una piattaforma plausibile; non trasforma il preset in una simulazione quantitativa di quello specifico apparato.

Riferimenti essenziali

Continua lo studio

Apri Modello & Limiti per sapere esattamente cosa QPE calcola e cosa lascia fuori. Per i valori correnti usa Help → Current Experiment → Current Parameters.