Kleins paradoks er et fysisk paradoks, der opstår, når man overvejer problemet med at tunnelere en relativistisk partikel gennem en højpotentialbarriere : når man løser Dirac-ligningen , er sandsynligheden for, at en partikel passerer gennem en potentiel barriere, hvis højde er større end det dobbelte af hvileenergien af partikel , og hvis rumlige bredde er mindre end Compton-bølgelængdepartiklerne [1] , har tendens til enhed, uanset højden af barrieren [2] . Opkaldt efter Oskar Klein .
Dette paradoks er af generel fysisk karakter og observeres i kernefysik , faststoffysik (elektron-hul excitationer i grafen), kosmologi [1] .
Den generelt accepterede forklaring på paradokset ligger i kvantefeltteoriens plan . Dirac-ligningen beskriver således ikke bevægelsen af en individuel partikel, men udviklingen i tiden af et kvantefelt, hvor antipartikler også vil være til stede . Derfor vil der ved tilstedeværelse af stærke felter opstå pardannelse , og nyfødte partikler kan også dukke op bag barrieren [1] .
Det blev undersøgt numerisk i 2004 [3] af fysikere fra University of Illinois , ved hjælp af computersimuleringer , blev det vist, at elektronen reflekteres fuldstændigt fra barrieren, og elektron -positronpar skabes i barrieren.