Qual è l'effetto della sala quantistica?

L'effetto della sala quantistica è una teoria ben accettata nella fisica che descrive il comportamento degli elettroni all'interno di un campo magnetico a temperature estremamente basse.Le osservazioni dell'effetto confermano chiaramente la teoria della meccanica quantistica nel suo insieme.I risultati sono così precisi che lo standard per la misurazione della resistenza elettrica utilizza l'effetto Hall quantistico, che sostiene anche il lavoro svolto sui superconduttori.

L'effetto Hall, scoperto da Edwin Hall nel 1879, è osservato quando passa una corrente di elettricitàattraverso un conduttore posto in un campo magnetico.I portatori di carica, che di solito sono elettroni ma possono essere protoni, sparpagliati sul lato del conduttore a causa dell'influenza del campo magnetico.Il fenomeno può essere visualizzato come una serie di automobili spinte di lato a causa di un forte vento mentre scendeva in autostrada.Le auto prendono un percorso curvo mentre tentano di guidare in avanti ma sono forzate lateralmente.

Si sviluppa una potenziale differenza tra i lati del conduttore.La differenza di tensione è piuttosto piccola ed è una funzione della composizione del conduttore.L'amplificazione del segnale è necessaria per realizzare strumenti utili in base all'effetto della sala.Questo squilibrio nel potenziale elettrico è il principio dietro una sonda Hall che misura i campi magnetici.

Con la popolarità dei semiconduttori, i fisici si sono interessati a esaminare l'effetto della sala in fogli così sottili, i portatori di carica erano essenzialmente limitati al movimento in due dimensioni.Hanno applicato la corrente a fogli conduttivi sotto forti campi magnetici e basse temperature.Invece di vedere gli elettroni tirati lateralmente in percorsi continui curvi, gli elettroni hanno fatto salti improvvisi.C'erano picchi nitidi nella resistenza al flusso a livelli di energia specifici quando la resistenza del campo magnetico veniva modificata.Tra i picchi, la resistenza è scesa a un valore vicino allo zero, una caratteristica dei superconduttori a bassa temperatura.

I fisici hanno anche capito che il livello di energia necessario per causare un picco in resistenza non era una funzione della composizione del conduttore.I picchi di resistenza si sono verificati nei multipli del numero intero l'uno dell'altro.Questi picchi sono così prevedibili e coerenti che gli strumenti basati sull'effetto Hall quantistico possono essere utilizzati per creare standard di resistenza.Tali standard sono essenziali per testare l'elettronica e garantire prestazioni affidabili.

La teoria quaNel 1980, Klaus von Klitzing ha ricevuto il premio Nobel in fisica per la sua scoperta che l'effetto della sala quaL'effetto della sala quantistica è diventato un altro argomento a sostegno della natura quantistica della materia.