Никто не выяснил, как нарубить электрон – или очевидно неделимая нагрузка, которую он несет. Но в начале 1980-х, трем исследователям действительно удавалось сделать толпы электронов в полупроводниковом твердом танце вместе, как будто они несли те запрещенные фракционные нагрузки.
Для того открытия, названного фракционным квантовым результатом Зала, этим трем исследователям – Дэниелу Цую из Принстонского университета, Хорсту Стсрмеру из Колумбийского университета и Bell Labs в Нью-Джерси и Роберта Лафлина из Стэнфордского университета – сегодня присудили Нобелевский приз 1998 года в Физике.Ученые знали об обычном результате Зала с 1800-х: происходит, когда магнитное поле применяется под прямым углом к находящемуся под напряжением проводу. Поскольку электроны пытаются двигаться по кругу вокруг полевых линий, поток вызывается через ширину провода, заставляя нагрузки расти на одной стороне и производя падение напряжения через ширину провода.
В большинстве случаев падение напряжения линейно пропорционально магнитному полю для данного потока.В 1980 немецкий физик Клаус фон Клицинг выдвинул результат Зала далее, обнаружив квантовый результат Зала в «газе» очень мобильных электронов, заманенных в ловушку между двумя слоями полупроводника в сильном магнитном поле. Фон Клицинг нашел, что, поскольку увеличил силу магнитного поля, падения напряжения через слой, увеличенный на шагах, а не постоянно.
Шаги отражают квант электронов механическая природа: электронные орбиты вокруг полевых линий ограничиваются определенными размерами, как электроны в атоме ограничиваются определенными энергиями. Как полевая увеличенная сила, размеры орбиты – и таким образом склонность электронов дрейфовать – остались постоянными какое-то время, затем измененными внезапно как новый допустимый открытый размер орбиты. Фон Клицинг выиграл Нобелевскую премию в 1985 по открытию.В еще большем электронном дворянстве и более сильных магнитных полях, Цуй и Стсрмер обнаружили в 1982, шаги сопротивления развитые подразделения – фракционный квантовый результат Зала.
Вскоре позже, Лафлин, понятый, почему: фиксированные размеры орбит дают начало своего рода несжимаемой, квантовой жидкости электронов и магнитных полей. Как музыкальные колебания ксилофона, возбуждения той жидкости могли произвести волны – и коллективный танец тех волн мог вести себя как что-то другое или от частиц или от одних только областей: «квазичастицы», которые, кажется, имеют фракционную нагрузку.«Это действительно глубоко, и это – действительно механический квант», говорит Стивен Кивелсон, физик в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес.
И начиная с его открытия и объяснения, говорит, что Кивелсон, исследования фракционного результата «вели для удивления после удивления после удивления».