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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

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 пр ...>>

Случайная новость из Архива Воспоминания согревают и душу, и тело 14.12.2012 Ностальгия согревает душу. Как ни странно, это оказалось верным не только в переносном смысле. Воспоминания о давно минувших днях, как показал эксперимент ученых из университета Саутгемптона, действительно могут заставить нас почувствовать себя физически теплее. В исследовании, опубликованном в журнале Emotion, было изучено влияние ностальгических воспоминаний на наши физические реакции - восприятие холода и тепла. Всего эксперимент состоял из нескольких этапов. Для начала участников попросили просто записывать свои ностальгические чувства и воспоминания, возникающие спонтанно, в течение 30 дней подряд. Выяснилось, что сами воспоминания возникают чаще и держатся дольше в более холодные дни. Во втором опыте участников расположили в трех комнатах - холодной (20 градусов С), комфортной (24 градусов С) и жаркой (28 градусов С) и опрашивали их на предмет воспоминаний и ощущений. Добровольцы в номерах с комфортной и повышенной температурой не отличались друг от друга, добровольцы же из холодной чаще предавались приятным воспоминаниям о прошлом. Затем участников попросили расположиться в помещении и провести время, вспоминая ностальгические или обычные события из их жизни. После этого им предлагали угадать температуру в помещении. Те, кто испытывал ностальгию, воспринимали температуру выше, чем она была на самом деле. Аналогично, добровольцев просили продержать руки в ледяной воде столько, сколько они способны выдержать. Если в это время активировались ностальгические воспоминания, руки в воде они держали дольше других. "Ностальгия переживается часто, и все, что мы знали до сих пор - это что она способна поддерживать определенный психологический комфорт, - сказал доктор Тим Вильдшут, старший преподаватель университета Саутгемптона и соавтор исследования. - Но теперь наши исследования показали, что ностальгия выполняет гомеостатическую функцию и позволяет организму моделировать телесное состояние за счет ментальных переживаний. Возможно, окажется, что ностальгия способна повысить нашу адаптацию и к другим видам физического дискомфорта, помимо низких температур".

Другие интересные новости:

▪ Цифровой презерватив для защиты приватности

▪ Нут как важнейший элемент продовольственной безопасности

▪ Наноматериал из молекул, закрученных одновременно в противоположные стороны

▪ Аккумуляторы из древесных отходов

▪ Контрацептивы для кенгуру

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Пусть всегда будет солнце. Крылатое выражение

▪ статья Могут ли дельфины разговаривать? Подробный ответ

▪ статья Экономист по планированию. Должностная инструкция

▪ статья Перестраиваемый режекторный фильтр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Разноцветные шляпы. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025