[논문 리뷰] The Superluminal Tunneling Story

Horst Aichmann, Günter Nimtz|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 10.

Quantum optics and atomic interactions참고 문헌 16인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 마이크로파, 적외선 빛, 전자에서 초광속 터널링의 실험적 및 이론적 증거를 제시하며, 다양한 시스템에서 거의 영 터널링 시간을 입증한다. 터널링 시간은 보편적이고 장벽에 의존하지 않는 양으로, 양자 터널링 과정에서의 초광속 신호 전파에 대한 주류의 의심을 도전한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 양자 터널링 과정에서의 초광속 신호 전파에 대한 실험적 및 이론적 증거를 제시하기.
• 전자기장과 탄성파를 포함한 다양한 시스템에서 터널링 시간의 보편성을 입증하기.
• 양자역학에서의 초광속 터널링에 대한 광범위한 의심과 이론적 반론을 상쇄하기.
• 초광속 터널링 해석을 배제하는 기존 이론 모델의 오해를 명확히 하기.
• 영시간 터널링이 여러 실험 설정에서 재현 가능하고 측정 가능한 현상임을 확립하기.

제안 방법

• 잠재 장벽을 통과하는 신호 전달 시간을 측정하기 위해 마이크로파를 이용한 유사 터널링 실험 수행.
• 터널링 신호의 시간 해상도 측정을 분석하여 거의 영 그룹 지연을 식별.
• 일관성을 검증하기 위해 적외선 빛과 이온화 헬륨 원자에서의 전자 터널링으로 관찰 결과 확장.
• 실험 결과를 터널링 시간 보편성의 이론적 예측과 비교.
• 초광속 터널링을 잘못 제거하는 이론적 모델을 식별하고 비판.
• 다양한 국제 연구소의 데이터를 활용하여 현상의 재현 가능성과 보편성을 검증.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 양자 터널링 과정에서 초광속 신호 속도를 실험적으로 관찰할 수 있는가?
• RQ2 터널링 시간은 장벽 유형과 물질에 관계없이 일정한가? 이는 보편성을 의미하는가?
• RQ3 실험적 증거가 있음에도 불구하고 많은 이론 물리학자들이 초광속 터널링 해석을 거부하는 이유는 무엇인가?
• RQ4 초광속 터널링이 인과성 위반을 야기한다고 주장하는 이론 모델의 핵심 결함은 무엇인가?
• RQ5 마이크로파, 빛, 전자와 같은 다양한 물리적 시스템에서 영시간 터널링을 일관되게 측정할 수 있는가?

주요 결과

• 1992년부터 시작된 마이크로파 터널링 실험에서 초광속 신호 속도가 실험적으로 관측되었다.
• 마이크로파, 적외선 빛, 이온화 헬륨 원자 전자에서 터널링 시간이 거의 영으로 측정되었다.
• 터널링 시간은 보편적이었으며, 다양한 장벽 유형과 물리적 시스템에서 변화하지 않았다.
• 현상은 세계 곳곳의 여러 실험실에서 재현되어 재현 가능성과 신뢰성을 입증했다.
• 초광속 터널링에 대한 이론적 반론은 인과성과 신호 전파에 대한 오류 있는 가정에서 기인했다.
• 헬륨 원자 이온화 동안 전자 터널링에서 영시간 터널링이 관측되었다는 주장이 제기되어 현상의 보편성을 뒷받침했다.