Paradoxul lui Klein este un paradox fizic care apare atunci când se analizează problema tunelării unei particule relativiste printr-o barieră de potențial ridicat : la rezolvarea ecuației lui Dirac , probabilitatea ca o particule să treacă printr-o barieră de potențial a cărei înălțime este mai mare de două ori energia de repaus a particulă, și a cărei lățime spațială este mai mică decât particulele de lungime de undă Compton [1] , tinde spre unitate, indiferent de înălțimea barierei [2] . Numit după Oskar Klein .
Acest paradox este de natură fizică generală și se observă în fizica nucleară , fizica stării solide (excitații electron-gauri în grafen), cosmologie [1] .
Explicația general acceptată a paradoxului se află în planul teoriei câmpurilor cuantice . Astfel, ecuația lui Dirac nu descrie mișcarea unei particule individuale, ci evoluția în timp a unui câmp cuantic, în care vor fi prezente și antiparticule . Prin urmare, în prezența câmpurilor puternice, se va produce crearea de perechi , iar în spatele barierei pot apărea și particulele nou născute [1] .
A fost studiat numeric în 2004 [3] de către fizicienii de la Universitatea din Illinois , folosind simulări computerizate , s-a demonstrat că electronul este reflectat complet din barieră, iar perechile electron- pozitron sunt create în barieră.