声波通过负折射率超材料的类克莱因隧穿

克莱因隧穿是一种反直觉的量子力学现象，预言相对论性粒子可完全透射过更高能量的势垒。由于赝自旋守恒，这一现象被证明可在石墨烯中于正入射时得到支持。本文表明，类克莱因隧穿可在经典系统中发生，且引人注目的是，其并不依赖于模仿石墨烯的自旋or波函数结构。相反，该机制要求穿透介质具有特定形式的本构参数，从而产生与石墨烯中量子隧穿完全相同的透射特性。我通过模拟二维声学超材料中声波的隧穿证明了这一结果。更令人惊讶的是，我表明通过引入某种形式的各向异性，可使隧穿对任意入射角均无阻碍，同时保留其大部分原始的类克莱因色散特性。该现象可称为全向类克莱因隧穿。这一新隧穿机制及其全向变体可用于需要经典波无损且方向无关传输的应用中。