Was ist der Quantenhalle -Effekt?
Der Quantenhalle-Effekt ist eine gut akzeptierte Theorie in der Physik, die das Verhalten von Elektronen in einem Magnetfeld bei extrem niedrigen Temperaturen beschreibt. Beobachtungen des Effekts belegen deutlich die Theorie der Quantenmechanik als Ganzes. Die Ergebnisse sind so genau, dass der Standard für die Messung des elektrischen Widerstands den Quantenhalle -Effekt verwendet, der auch die Arbeiten an Superkonjäeichen untermauert. Ladungsträger, die normalerweise Elektronen sind, aber Protonen sein können, die aufgrund des Einflusses des Magnetfelds an die Seite des Leiters streuen. Das Phänomen kann als eine Reihe von Autos sichtbar gemacht werden, die aufgrund eines starken Windes seitwärts gedrückt werden, während sie eine Autobahn hinunterfahren. Die Autos nehmen einen gekrümmten Pfad ein, wenn sie versuchen, vorwärts zu fahren, werden jedoch seitlich gezwungen.Der Spannungsunterschied ist recht gering und ist eine Funktion der Zusammensetzung des Leiters. Eine Verstärkung des Signals ist erforderlich, um nützliche Instrumente auf der Grundlage des Hall -Effekts zu erstellen. Dieses Ungleichgewicht im elektrischen Potential ist das Prinzip hinter einer Hallsonde, das Magnetfelder misst.
Mit der Popularität von Halbleitern interessierten sich Physiker daran, den Hall -Effekt in so dünnen Folien zu untersuchen, dass die Ladungsträger im Wesentlichen auf Bewegung in zwei Dimensionen beschränkt waren. Sie wendeten Strom auf leitfähige Folien unter starken Magnetfeldern und niedrigen Temperaturen an. Anstatt zu sehen, wie Elektronen auf gebogenen kontinuierlichen Wegen seitlich gezogen wurden, machten die Elektronen plötzliche Sprünge. Es gab scharfe Peaks im Widerstand gegen den Fluss bei bestimmten Energieniveaus, da die Magnetfeldstärke verändert wurde. Zwischen den Peaks sank der Widerstand auf einen Wert nahe Null, ein Merkmal von niedriger Temperaturs superconductors.
Die Physiker erkannten auch, dass das für eine Anstieg des Widerstands erforderliche Energieniveaus keine Funktion der Zusammensetzung des Leiters abhängt. Die Widerstandspeaks traten bei Multiplikatoren von Vollnummer auf. Diese Peaks sind so vorhersehbar und konsistent, dass Instrumente, die auf dem Quantenhalle -Effekt basieren, verwendet werden können, um Widerstandsstandards zu erzeugen. Solche Standards sind wichtig, um die Elektronik zu testen und eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten.
Die Quantentheorie der Atomstruktur, die das Konzept ist, dass Energie in diskreten, ganzen Paketen auf subatomarer Ebene verfügbar ist, hatte den Quantenhall -Effekt bereits 1975 vorhergesagt. 1980 erhielt Klaus von Klitzing den Nobelpreis in der Physik, die in der Physik, die in der Physik, tatsächlich genau diskutiert wurden, dass die Elektronen nur in der Lage waren, dass die Elektronen in der Lage waren, dass die Elektronen in der Physik existieren. Der Quantenhalle -Effekt ist zu einem weiteren Argument zur Unterstützung der Quanten Natur der Materie geworden.