क्वांटम हॉल प्रभाव
क्वांटम हॉल प्रभाव भौतिकी में एक अच्छी तरह से स्वीकृत सिद्धांत है जो बेहद कम तापमान पर एक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार का वर्णन करता है। प्रभाव का अवलोकन स्पष्ट रूप से एक पूरे के रूप में क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत को प्रमाणित करता है। परिणाम इतने सटीक हैं कि विद्युत प्रतिरोध की माप के लिए मानक क्वांटम हॉल प्रभाव का उपयोग करता है, जो सुपरकंडक्टर्स पर किए गए कार्यों को भी रेखांकित करता है।
1879 में एडविन हॉल द्वारा खोजे गए हॉल प्रभाव को तब देखा जाता है जब बिजली का एक प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र में रखे कंडक्टर से होकर गुजरता है। चार्ज वाहक, जो आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों होते हैं, लेकिन प्रोटॉन हो सकते हैं, चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव के कारण कंडक्टर की तरफ बिखर जाते हैं। इस घटना को एक राजमार्ग के नीचे जाने के दौरान तेज हवा के कारण बग़ल में धकेल दी गई कारों की एक श्रृंखला के रूप में देखा जा सकता है। कारों को एक घुमावदार रास्ता लेते हैं क्योंकि वे आगे ड्राइव करने का प्रयास करते हैं लेकिन मजबूर बग़ल में होते हैं।
कंडक्टर के पक्षों के बीच एक संभावित अंतर विकसित होता है। वोल्टेज अंतर काफी छोटा है और कंडक्टर की संरचना का एक कार्य है। हॉल प्रभाव के आधार पर उपयोगी उपकरणों को बनाने के लिए संकेत का प्रवर्धन आवश्यक है। विद्युत क्षमता में यह असंतुलन एक हॉल जांच के पीछे का सिद्धांत है जो चुंबकीय क्षेत्रों को मापता है।
अर्धचालकों की लोकप्रियता के साथ, भौतिकविदों को फोल्स में हॉल के प्रभाव की जांच करने में रुचि हो गई, चार्ज वाहक अनिवार्य रूप से दो आयामों में गति के लिए प्रतिबंधित थे। उन्होंने मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों और कम तापमान के तहत प्रवाहकीय फफूंद के लिए वर्तमान को लागू किया। इलेक्ट्रॉनों को घुमावदार निरंतर रास्तों में बग़ल में खींचने के बजाय, इलेक्ट्रॉनों ने अचानक छलांग लगाई। चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत को बदलने के लिए विशिष्ट ऊर्जा स्तरों पर प्रवाह के प्रतिरोध में तेज चोटियाँ थीं। चोटियों के बीच, प्रतिरोध शून्य के पास एक मूल्य तक गिरा, कम तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स की एक विशेषता।
भौतिकविदों ने यह भी महसूस किया कि प्रतिरोध में स्पाइक पैदा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा स्तर कंडक्टर की रचना का कार्य नहीं था। प्रतिरोध की चोटियाँ एक-दूसरे के पूरे-कई गुणा पर हुईं। ये शिखर इतने अनुमानित और सुसंगत हैं कि क्वांटम हॉल प्रभाव पर आधारित उपकरणों का उपयोग प्रतिरोध के मानकों को बनाने के लिए किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉनिक्स का परीक्षण करने और विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए ऐसे मानक आवश्यक हैं।
परमाणु संरचना का क्वांटम सिद्धांत, जो कि अवधारणा है कि ऊर्जा असतत में उपलब्ध है, उप-परमाणु स्तर पर पूरे पैकेट, ने क्वांटम हॉल प्रभाव की भविष्यवाणी की थी 1975 के रूप में। 1980 में, क्लॉस वॉन क्लिट्ज़िंग को उनके लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला। यह पता चलता है कि क्वांटम हॉल प्रभाव वास्तव में बिल्कुल असतत था, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉन केवल ऊर्जा के तेजी से परिभाषित स्तरों में ही मौजूद हो सकते हैं। क्वांटम हॉल प्रभाव पदार्थ की क्वांटम प्रकृति के समर्थन में एक और तर्क बन गया है।
