Дробный квантовый эффект Холла. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Об эффекте Холла написано много, этот эффект интенсивно используется в технике, но ученые продолжают его исследовать. В 1980 г. немецкий физик Клаус фон Клитцунг изучал работу эффекта Холла при сверхнизких температурах. В тонкой пластинке полупроводника фон Клитцунг плавно изменял напряженность магнитного поля и обнаружил, что сопротивление Холла изменяется не плавно, а скачками. Величина скачка не зависела от свойств материала, а являлась комбинацией фундаментальных физических констант, деленной на постоянное число. Получалось, что законы квантовой механики каким-то образом изменяли природу эффекта Холла. Это явление было названо интегральным квантовым эффектом Холла. За это открытие фон Клитцунг получил Нобелевскую премию по физике в 1985 г.

Два года спустя после открытия фон Клитцунга в лаборатории компании Bell Telephone (той самой, в которой был открыт транзистор) сотрудники Стормер и Тсуи изучали квантовый эффект Холла, используя исключительно чистый образец арсенида галлия большого размера, изготовленный в этой же лаборатории. Образец имел настолько высокую степень чистоты, что электроны проходили его из конца в конец, не встречая препятствий. Эксперимент Стормера и Тсуи проходил при гораздо более низкой температуре (почти абсолютный нуль) и с более мощными магнитными полями, чем в эксперименте фон Клитцунга (в миллион раз больше, чем магнитное поле Земли).

К своему большому удивлению Стормер и Тсуи обнаружили скачок в сопротивлении Холла в три раза больший, чем у фон Клитцунга. Затем они обнаружили еще большие скачки. Получалась та же комбинация физических постоянных, но деленная не на целое, а на дробное число. Заряд электрона у физиков считается константой, не делимой на части. А в этом эксперименте как бы участвовали частицы с дробными зарядами. Эффект был назван дробным квантовым эффектом Холла

Год спустя после этого открытия сотрудник лаборатории Лафлин дал теоретическое объяснение эффекта. Он заявил, что комбинация сверхнизкой температуры и мощного магнитного поля заставляет электроны образовывать несжимаемую квантовую жидкость. На рисунке с помощью компьютерной графики показан поток электронов (шары), протыкающих плоскость. Неровности плоскости представляют распределение заряда одного из электронов в присутствии магнитного поля и заряда других электронов.

Если электрон добавляется к квантовой жидкости, то образуется некоторое количество квазичастиц с дробным зарядом (на рисунке это показано как набор стрелок у каждого электрона).

В 1998 г. Хорст Стормер, Даниэль Тсуи и Роберт Лафлин были удостоены Нобелевской премии по физике. В настоящее время Х. Стормер - профессор физики Колумбийского университета, Д. Тсуи - профессор Принстонского университета, Р. Лафлин - профессор Стенфордского университета.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025 С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого применения большинство участников смогли прочитать на две или более дополнительных строки из таблицы Егера, используемой для проверки близкого зрения. Любопытно, что идея создания препарата принадлежала покойному отцу Джованны Беноцци, который также работал в этом центре. В его формулу вошел пилокарпин - вещество, вызывающее сужение зрачков и сокращение цилиарной мышцы, благодаря чему глаз легче фокусируется на близких объектах. Второй компонент, диклофенак, относится к нестероидным противовоспалительным средствам и предотвращает раздражение и воспаление, которые может вызывать пилокарпин. В исследовании приняли участие 766 добровольцев - 373 женщины и 393 мужчины в среднем возрасте 55 лет. Все они использовали капли дважды в день, иногда добавляя третье применение при необходимости. Концентрация диклофенака оставалась постоянной, а содержание пилокарпина варьировалось от 1% до 3%. Уже через час после первого закапывания зрение участников улучшалось в среднем на 3,45 строки Егера, а положительные изменения сохранялись на протяжении двух лет наблюдения. Лучшие результаты были зафиксированы у группы, использовавшей раствор с 1% пилокарпина: 99% из 148 участников смогли прочитать минимум на две строки больше, чем до начала терапии. В группах с более высокими концентрациями также наблюдалось значительное улучшение - 69% из 248 пациентов, применявших 2% раствор, и 84% из 370 пациентов с 3% раствором прочитали на три или более строк больше. Таким образом, эффективность капель оказалась сопоставимой или даже превышающей эффект традиционных методов коррекции. Тем не менее препарат не лишен побочных эффектов. Пилокарпин может вызывать временное затуманивание зрения, появление световых вспышек, ощущение "плавающих" помутнений, а в редких случаях - даже отслоение сетчатки. В исследовании некоторые участники сообщали также о раздражении глаз и головных болях. Как отмечает Беноцци, пациенты с легкой формой пресбиопии лучше реагировали на низкие концентрации пилокарпина, тогда как при более выраженных нарушениях требовались более сильные растворы. Оценку работе аргентинских исследователей дал и независимый эксперт - Буркхард Дик, заведующий офтальмологическим отделением Университетской клиники Бохума. Он подчеркнул, что, поскольку исследование проводилось в одном центре и носило ретроспективный характер, его результаты нуждаются в подтверждении на более широкой выборке. Ученый отметил необходимость многоцентровых и долгосрочных исследований, чтобы окончательно оценить безопасность и универсальность новой терапии.

Другие интересные новости:

▪ Адаптивная термоткань будущего

▪ Исследование структуры бензола

▪ Новый камуфляжный материал против тепловых камер

▪ Наушники Philips Fidelio L2

▪ Марс меняет структуру околоземных астероидов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья Природа не терпит пустоты. Крылатое выражение

▪ статья Сколько существует религий? Подробный ответ

▪ статья Работа на токарном деревообрабатывающем станке. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Телевизионная антенна для сотового телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания с таймером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026