Apa efek aula kuantum?

Efek aula kuantum adalah teori yang diterima dengan baik dalam fisika yang menggambarkan perilaku elektron dalam medan magnet pada suhu yang sangat rendah.Pengamatan efek dengan jelas mendukung teori mekanika kuantum secara keseluruhan.Hasilnya sangat tepat sehingga standar untuk pengukuran resistensi listrik menggunakan efek aula kuantum, yang juga menopang pekerjaan yang dilakukan pada superkonduktor.

Efek aula, ditemukan oleh Edwin Hall pada tahun 1879, diamati ketika arus listrik melewati listrikmelalui konduktor yang ditempatkan di medan magnet.Operator muatan, yang biasanya elektron tetapi dapat berupa proton, hamburan ke sisi konduktor karena pengaruh medan magnet.Fenomena ini dapat divisualisasikan sebagai serangkaian mobil yang didorong ke samping karena angin kencang saat menyusuri jalan raya.Mobil -mobil mengambil jalur melengkung saat mereka berusaha untuk mengemudi ke depan tetapi dipaksa menyamping.

Perbedaan potensial antara sisi konduktor berkembang.Perbedaan tegangan cukup kecil dan merupakan fungsi dari komposisi konduktor.Amplifikasi sinyal diperlukan untuk membuat instrumen yang berguna berdasarkan efek Hall.Ketidakseimbangan potensial listrik ini adalah prinsip di balik penyelidikan aula yang mengukur medan magnet.

Dengan popularitas semikonduktor, fisikawan menjadi tertarik untuk memeriksa efek aula dalam foil yang begitu tipis, pembawa muatan pada dasarnya dibatasi untuk gerakan dalam dua dimensi.Mereka menerapkan arus ke foil konduktif di bawah medan magnet yang kuat dan suhu rendah.Alih -alih melihat elektron ditarik ke samping di jalur kontinu melengkung, elektron melakukan lompatan mendadak.Ada puncak tajam dalam resistensi untuk mengalir pada tingkat energi spesifik karena kekuatan medan magnet diubah.Di antara puncak, resistensi turun ke nilai mendekati nol, karakteristik superkonduktor suhu rendah.

Para fisikawan juga menyadari bahwa tingkat energi yang diperlukan untuk menyebabkan lonjakan resistensi bukanlah fungsi dari komposisi konduktor.Puncak resistansi terjadi pada kelipatan seluruh nomor satu sama lain.Puncak ini sangat dapat diprediksi dan konsisten sehingga instrumen berdasarkan efek aula kuantum dapat digunakan untuk menciptakan standar resistensi.Standar seperti itu sangat penting untuk menguji elektronik dan memastikan kinerja yang andal.

Teori kuantum struktur atom, yang merupakan konsep bahwa energi tersedia dalam diskrit, seluruh paket pada tingkat subatomik, telah meramalkan efek aula kuantum pada awal tahun 1975.Pada tahun 1980, Klaus von Klitzing menerima Hadiah Nobel dalam Fisika untuk penemuannya bahwa efek aula kuantum memang benar -benar terpisah, yang berarti bahwa elektron hanya dapat ada dalam tingkat energi yang ditentukan dengan tajam.Efek Hall Quantum telah menjadi argumen lain dalam mendukung sifat kuantum materi.