¿Cuál es el efecto de la sala cuántica?
El efecto de la sala cuántica es una teoría bien aceptada en la física que describe el comportamiento de los electrones dentro de un campo magnético a temperaturas extremadamente bajas. Las observaciones del efecto claramente justifican la teoría de la mecánica cuántica en su conjunto. Los resultados son tan precisos que el estándar para la medición de la resistencia eléctrica utiliza el efecto de la sala cuántica, que también sustenta el trabajo realizado en los superconductores.
El efecto de la sala, descubierto por Edwin Hall en 1879, se observa cuando una corriente de electricidad pasa a través de un conductor colocado en un campo magnético. Portadores de carga, que generalmente son electrones pero pueden ser protones, dispersos al lado del conductor debido a la influencia del campo magnético. El fenómeno se puede visualizar como una serie de autos empujados de lado debido a un fuerte viento mientras bajaba por una carretera. Los autos toman un camino curvo mientras intentan conducir hacia adelante, pero se forzan de lado.
se desarrolla una diferencia potencial entre los lados del conductor.La diferencia de voltaje es bastante pequeña y es una función de la composición del conductor. La amplificación de la señal es necesaria para hacer instrumentos útiles basados en el efecto de la sala. Este desequilibrio en el potencial eléctrico es el principio detrás de una sonda de pasillo que mide los campos magnéticos.
Con la popularidad de los semiconductores, los físicos se interesaron en examinar el efecto de la sala en láminas tan delgadas que los portadores de carga estaban esencialmente restringidos al movimiento en dos dimensiones. Aplicaron la corriente a las láminas conductoras bajo fuertes campos magnéticos y bajas temperaturas. En lugar de ver electrones tirados de lado en caminos continuos curvos, los electrones hicieron saltos repentinos. Hubo picos agudos en la resistencia al flujo a niveles de energía específicos a medida que se cambió la intensidad del campo magnético. Entre los picos, la resistencia cayó a un valor cercano a cero, una característica de la baja temperatura Superconductores.
Los físicos también se dieron cuenta de que el nivel de energía necesario para causar un aumento en la resistencia no era una función de la composición del conductor. Los picos de resistencia ocurrieron en múltiplos de número completo entre sí. Estos picos son tan predecibles y consistentes que los instrumentos basados en el efecto de la sala cuántica se pueden utilizar para crear estándares de resistencia. Tales estándares son esenciales para probar la electrónica y garantizar un rendimiento confiable.
La teoría cuántica de la estructura atómica, que es el concepto de que la energía está disponible en paquetes discretos y completos a nivel subatómico, había predicho el efecto de la sala cuántica ya en 1975. En 1980, Klaus von Klitzing recibió el Premio Nobel en Física para su descubrimiento de que el efecto cuántico era de hecho exactamente discreto, lo que significa que los electronos solo podían existir solo en los niveles de energía achillada. El efecto de la sala cuántica se ha convertido en otro argumento en apoyo de la naturaleza cuántica de la materia.