[論文レビュー] The Superluminal Tunneling Story

Horst Aichmann, Günter Nimtz|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2013

Quantum optics and atomic interactions参考文献 16被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、マイクロ波、赤外線、電子における超光速トンネル効果の実験的・理論的証拠を提示し、さまざまな系においてほぼゼロのトンネル時間であることを示している。トンネル時間は普遍的で障壁に依存しない量であると主張し、量子トンネル過程における光速を超える信号伝播についての主流派の懐疑的見解に挑戦している。

ABSTRACT

Since 1992 experimental evidence of superluminal (faster than light, FTL) signals are causing much excitement in the physical community and in the media. Superluminal signal velocity and zero time tunneling was first observed in an analog tunneling experiment with microwaves. Recently, the conjectured zero time of electron was claimed to be observed in ionizing helium. The FTL signal velocity was reproduced with infrared light and with various tunneling barriers in several laboratories worldwide. Remarkable, it was shown that the tunneling time is a universal quantity for elastic and for electromagnetic fields. Many theoretical physicists predicted this FTL nature of the tunneling process. However, even with this background many members of the physics community did not accept the superluminal signal velocity interpretation of the experimental results and they also ignored the universal tunneling time. The predicted and measured zero tunneling time was taken as a fantastic nonsense. A brief explanation of the misleading theoretical approaches against FTL signals due to the tunneling process is presented eventually.

研究の動機と目的

• 量子トンネル過程における超光速信号伝播の実験的・理論的証拠を提示すること。
• 電磁場および弾性波を含むさまざまな系におけるトンネル時間の普遍性を示すこと。
• 量子力学における超光速トンネル効果に対する広範な懐疑的見解と理論的反論に反論すること。
• 超光速トンネル効果の解釈を否定する既存の理論モデルにおける誤解を解き明かすこと。
• ゼロ時間トンネル効果が複数の実験的設定で再現可能かつ測定可能であることを確立すること。

提案手法

• ポテンシャル障壁を越える信号伝送時間を測定するために、マイクロ波を用いたアナログトンネル実験を実施すること。
• 時間分解測定によるトンネル信号を分析し、ほぼゼロの群遅延を特定すること。
• 赤外線およびイオン化ヘリウム原子内の電子トンネル効果への応用を拡大し、一貫性を検証すること。
• トンネル時間の普遍性に関する理論的予測と実験結果を比較すること。
• 超光速トンネル効果を誤って除外する理論的モデルの欠陥を特定・批判すること。
• 複数の国際的研究所からのデータを用いて、現象の再現可能性と普遍性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子トンネル過程において、超光速信号速度は実験的に観測可能か？
• RQ2 トンネル時間は障壁の種別や物質に依存せず、普遍的か？
• RQ3 実験的証拠があるにもかかわらず、なぜ多くの理論物理学者が超光速トンネル効果の解釈を拒否するのか？
• RQ4 超光速トンネル効果が因果律に反するという主張をする理論的モデルの主な欠陥は何か？
• RQ5 マイクロ波、光、電子といった異なる物理系において、ゼロ時間トンネル効果は一貫して測定可能か？

主な発見

• 1992年からマイクロ波トンネル実験において、超光速信号速度が実験的に観測された。
• トンネル時間はマイクロ波、赤外線、イオン化ヘリウム原子内の電子を含む複数の系でほぼゼロであった。
• トンネル時間は普遍的であった—異なる障壁タイプや物理系においても変化しなかった。
• この現象は世界中の複数の研究所で再現され、再現性が確認された。
• 超光速トンネル効果に対する理論的反論は、因果律および信号伝播に関する誤った仮定に起因することが判明した。
• ヘリウム原子のイオン化過程における電子トンネル効果において、ゼロ時間トンネル効果が観測されたと主張され、この現象の普遍性が支持された。