Quel est l'effet quantique?
L'effet de la salle quantique est une théorie bien acceptée en physique décrivant le comportement des électrons dans un champ magnétique à des températures extrêmement basses. Les observations de l'effet étayent clairement la théorie de la mécanique quantique dans son ensemble. Les résultats sont si précis que la norme pour la mesure de la résistance électrique utilise l'effet de la salle quantique, qui sous-tend également les travaux effectués sur les supraconducteurs.
L'effet Hall, découvert par Edwin Hall en 1879, est observé lorsqu'un courant d'électricité passe par un conducteur placé dans un champ magnétique. Chargez des porteurs, qui sont généralement des électrons mais peuvent être des protons, se dispersent sur le côté du conducteur en raison de l'influence du champ magnétique. Le phénomène peut être visualisé comme une série de voitures poussées sur le côté en raison d'un vent fort tout en descendant une autoroute. Les voitures prennent un chemin incurvé alors qu'elles tentent de progresser mais sont forcées sur le côté.
Une différence de potentiel entre les côtés du conducteur se développe.La différence de tension est assez petite et est fonction de la composition du conducteur. L'amplification du signal est nécessaire pour fabriquer des instruments utiles en fonction de l'effet Hall. Ce déséquilibre dans le potentiel électrique est le principe derrière une sonde de salle qui mesure les champs magnétiques.
Avec la popularité des semi-conducteurs, les physiciens se sont intéressés à examiner l'effet de la salle dans les foils si minces, les porteurs de charge étaient essentiellement limités au mouvement en deux dimensions. Ils ont appliqué le courant à des feuilles conductrices sous des champs magnétiques puissants et des températures basses. Au lieu de voir des électrons tirés latéralement dans des chemins continus incurvés, les électrons ont fait des sauts soudains. Il y avait des pics nets dans la résistance au flux à des niveaux d'énergie spécifiques car la résistance du champ magnétique a été modifiée. Entre les pics, la résistance a chuté à une valeur proche de zéro, une caractéristique de S basse température SuperConductors.
Les physiciens ont également réalisé que le niveau d'énergie nécessaire pour provoquer un pic de résistance n'était pas fonction de la composition du conducteur. Les pics de résistance se sont produits à des multiples de nombre entiers les uns des autres. Ces pics sont si prévisibles et cohérents que les instruments basés sur l'effet de la salle quantique peuvent être utilisés pour créer des normes de résistance. Ces normes sont essentielles pour tester l'électronique et assurer des performances fiables.
La théorie quantique de la structure atomique, qui est le concept selon lequel l'énergie est disponible dans des paquets discrets entiers au niveau subatomique, avait prédit l'effet de la salle quantique dès 1975. En 1980, Klaus von Klitz a reçu le prix Nobel en physique pour son discover que l'effet de la salle quantique était en effet discrète, ce qui ne pouvait pas exister dans les niveaux nettement définis. L'effet quantique est devenu un autre argument à l'appui de la nature quantique de la matière.