Дробный квантовый эффект Холла: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Addbot (обсуждение | вклад) м Интервики (всего 7) перенесены на Викиданные, d:q1030113 |
|||
Строка 6:
== Природа дробного квантового эффекта Холла ==
Причина ДКЭХ (дробный квантовый эффект Холла) заключается во
взаимодействии между электронами. Заряженные электроны избегают встречи друг с
другом, сложным образом согласовывая свое относительное движение. Это движение
представляет собой сложный всеобщий квантовомеханический танец. Важным
концептуальным шагом является возможность представить, как пронизывающее
систему магнитное поле В создает крошечные «водовороты» в электронном «море»
(мы знаем что в двумерной системе электроны ведут себя как бесструктурная
жидкость). Внутри вихря плотность электрона ведет себя следующим образом: она
стремится к нулю в центре и выходит на значение средней внешней зарядовой
плотности на границе вихря. Можно представить, что каждый вихрь несет в себе
один квант потока. Электрон и Вихрь представляют собой сгусток заряда и его
отсутствие. Условие ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО квантового эффекта Холла - необходимо чтобы
каждый электрон был окружен одним вихрем. Если же вихрей больше или меньше чем
электронов появляются новые возможности (возможности для дробного квантового эффекта
Холла). При движении электрона вихрь образует «защитное кольцо», практически
сводя взаимодействие электронов к минимуму, проблема межелектронного
взаимодействия устранена. Далее электрон
захваченный вихрем будем рассматривать как композитную частицу (КЧ). Теперь с
точки зрения КЧ магнитное поле исчезло, т.к.все магнитное поле «вошло в состав»
частиц. Захваченный квант потока меняет природу частиц с фермионов на бозоны и
наоборот. КЧ может являться и бозоном и
фермионом. Это происходит следующим образом: электрон, который захватывает
ЧЕТНОЕ количество вихрей становится ФЕРМИОНОМ, НЕЧТНОЕ – БОЗОНОМ. При
заполнении 1/3 уровня Ландау число вихрей в 3 раза больше числа электронов, композитная
частица будет представлять собой БОЗОН.
Будучи бозонами и находясь в условиях нулевого магнитного поля,
такие КБ испытывают бозе-конденсацию в новое основное состояние с
энергетической щелью. Это и есть искомая щель, необходимая для возникновения
квантового холловского сопротивления и для обращения обычного сопротивления в
нуль.
При заполнении 1/2 уровня Ландау число
вихрей в 2 раза больше числа электронов, композитная частица будет представлять
собой ФЕРМИОН. Несмотря на огромное внешнее поле, это состояние системы
представляет собой море фермионов, которые имеют массу и ведут себя как электроны
при нулевом магнитном поле.
Природа дробного квантового эффекта Холла была объяснена [[Лафлин, Роберт|Робертом Лафлином]] в [[1983 год]]у. Он принял во внимание то, что частично заполненные электронные зоны представляют собой [[сильно коррелированная система|сильно коррелированную систему]]. Поведение отдельных электронов в этом случае нельзя считать независимым, поскольку взаимодействие между электронами кардинально меняет характер системы. В такой системе вместо отдельных электронов возникают новые, коллективные [[степени свободы]] — [[квазичастица|квазичастицы]].
| |||