Эффект Холла поможет уточнить килограмм и ампер

Физики из Национальной физической лаборатории проверили свойства квантового эффекта Холла в графене.

Статья ученых появилась в New Journal of Physics, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе лаборатории. Ученые надеются, что новые данные можно будет применить для определения килограмма и ампера в системе СИ.

Квантовый эффект Холла (в работе речь идет о целочисленном эффекте) в двумерном материале (то есть материале, в котором движение электронов ограничено некоторой плоскостью) состоит в том, что при низкой температуре в присутствии мощного магнитного поля, перпендикулярного плоскости движения электронов электрическое сопротивление материала меняется не непрерывно, а дискретно. При этом оно пропорционально постоянной Планка, деленной на квадрат электрического заряда.

Согласно теории, эффект Холла не зависит от используемого в работе материала. В настоящее время физики заняты экспериментальной проверкой этого факта. В рамках новой работы ученые использовали графен - двумерный слой углеродных атомов, расположенных в узлах гексагональной решетки. С точностью порядка 86 частей на триллион ученым удалось установить, что эффект действительно не зависит от материала.

По словам исследователей, новые результаты показывают, что эффект можно использовать для определения соотношения между постоянной Планка и электрическим зарядом. Согласно современным предположениям, первая может использоваться для определения килограмма, а второй - для определения ампера. В настоящее время килограмм определен эталоном из платино-иридиевого сплава, а ампер считается через силу взаимодействия проводников в вакууме.

В конце июля 2011 года физики представили список из нескольких констант, которые им удалось уточнить в результате экспериментов. Среди них были постоянная тонкой структуры, постоянная Планка, постоянная Авогадро и некоторые другие. Публикация обновленных значений осуществляется каждые четыре года Комитетом по сбору данных в области науки и техники (CODATA).