Hva er kvantehallen?
Quantum Hall-effekten er en godt akseptert teori i fysikk som beskriver atferden til elektroner i et magnetfelt ved ekstremt lave temperaturer.Observasjoner av effekten underbygger tydelig teorien om kvantemekanikk som helhet.Resultatene er så presise at standarden for måling av elektrisk motstand bruker kvantesalens effekt, som også understøtter arbeidet som ble gjort på superledere.
Hall -effekten, oppdaget av Edwin Hall i 1879, blir observert når en strøm av strøm passerergjennom en leder plassert i et magnetfelt.Ladningsbærere, som vanligvis er elektroner, men kan være protoner, spredes til siden av lederen på grunn av påvirkning av magnetfeltet.Fenomenet kan visualiseres som en serie biler som er skjøvet sidelengs på grunn av en sterk vind mens du går nedover en motorvei.Bilene tar en buet sti når de prøver å kjøre frem, men blir tvunget til sidelengs.
En potensiell forskjell mellom sidene av lederen utvikler seg.Spenningsforskjellen er ganske liten og er en funksjon av sammensetningen av lederen.Amplifisering av signalet er nødvendig for å lage nyttige instrumenter basert på Hall -effekten.Denne ubalansen i elektrisk potensial er prinsippet bak en hall -sonde som måler magnetfelt.
De påførte strøm på ledende folier under sterke magnetfelt og lave temperaturer.I stedet for å se elektroner trukket sidelengs i buede kontinuerlige stier, gjorde elektronene plutselige hopp.Det var skarpe topper i motstanden mot strømning ved spesifikke energinivåer da magnetfeltstyrken ble endret.Mellom toppene falt motstanden til en verdi nær null, et kjennetegn på superledere med lav temperatur. Fysikerne innså også at energinivået som var nødvendig for å forårsake en pigg i motstand ikke var en funksjon av lederens sammensetning.Motstandstoppene skjedde ved helnummermultipler av hverandre.Disse toppene er så forutsigbare og konsistente at instrumenter basert på kvantesalens effekt kan brukes til å skape standarder for motstand.Slike standarder er avgjørende for å teste elektronikk og sikre pålitelig ytelse. Kvantumorien om atomstruktur, som er konseptet om at energi er tilgjengelig i diskrete, hele pakker på det subatomiske nivået, hadde spådd kvantesalens effekt allerede i 1975.I 1980 mottok Klaus von Klitzing Nobelprisen i fysikk for hans oppdagelse at kvantesalen -effekten faktisk var nøyaktig diskret, noe som betyr at elektronene bare kunne eksistere i skarpt definerte energi.Quantum Hall -effekten har blitt et annet argument til støtte for kvantitetens natur.