Šķērsotu straumju noslēpumi - zāles efekts

Pagājušā gadsimta beigās jauns amerikāņu fizikas students Edvīns Hāls veica atklājumu, ka viņa vārdu uzrakstīja fizikas mācību grāmatās. Viņš veica vienkāršu, “studentu” eksperimentu - pētīja strāvas izplatību plānā metāla plāksnē, kas novietota starp spēcīga elektromagnēta poliem. Visu universitāšu studenti iziet laboratorijas praksi, kur viņiem ar vienkāršiem piemēriem māca prasmes eksperimentēt. Tā tas bija šoreiz. Pazemīgs students nevarēja iedomāties, ka viņa vienkāršā pieredze izraisīs pētījumu lavīnu, no kurām dažas tiks atzīmētas ar godpilnāko zinātnisko balvu - Nobela prēmiju.

Ierīce, ar kuru Halle strādāja, sastāvēja no divām šķērsām sakārtotām elektriskām ķēdēm - šādi viņi sasien saldumu kastes ar lenti. Ķēdes atšķīrās ar to, ka viena no tām saturēja elektrisko akumulatoru, un strāva no tā gāja gar plāksni, otra - šķērsvirzienā, nebija strāvas avotu un vienkārši savienoja plāksnes malas.

Kā gaidīts, gadījumā, kad elektromagnēts tika izslēgts, instrumenti reģistrēja strāvas plūsmu tikai gar plāksni - ķēdē ar akumulatoru - un tās neesamību “tukšajā” šķērseniskajā ķēdē. Nav brīnums. Tomēr, tiklīdz ieslēdzās elektromagnēts, šķērsgriezumā, it kā no nekā, elektriskā strāva parādījās pati. Tas bija interesanti, bet šeit nebija nekādu brīnumu - diezgan ātri tika atrasts izskaidrojums. Elektronus, kas pārvietojas garenvirzienā, ietekmē Lorenca spēks, kas ir labi pazīstams no skolas mācību grāmatas un kas novirza elektronus šķērsvirzienā, kas šķērsvirzienā ģenerēja nelielu strāvu - viss ir elementāri vienkārši.

Vairāk nekā pusgadsimtu ilgi aizmirsta šī parādība ir palikusi fiziskās zinātnes aizmugurē. Ielādējiet to mikroelektronikas speciālistu arhīvos. Sākumā izrādījās, ka, ja Halles laika rupjās mērierīces tiktu aizstātas ar modernām, tad viņa atklāto fenomenu varētu izmantot uzlādēto daļiņu skaita uzskaitīšanai, kuru kustība rada elektrisko strāvu, kas ir ļoti svarīgi zema trokšņa līmeņa tranzistoru un citu īpaši jutīgu mikroelektronisko ierīču projektētājiem, kas strādā ar ļoti vājām. straumes un magnētiskie lauki.

Halles efekts tika rūpīgi izpētīts, netaupot pūles precizitātes uzlabošanai. Trešā, ceturtā, piektā zīme aiz komata mērinstrumentu skalās ... Un šeit sāka parādīties pārsteidzoši, no pirmā acu uzmetiena, vienkārši neticami fenomeni.

Pirmais pārsteidzošais rezultāts tika iegūts pirms divdesmit gadiem, septiņdesmito gadu beigās, eksperimentos ar pusvadītāju ķēdēm spēcīgā magnētiskajā laukā ļoti zemā temperatūrā, tikai dažu grādu attālumā no "absolūtās nulles" - 273 grādi pēc Celsija, kad viela sasalst tik daudz, ka pārstāj darboties, visas molekulārās kustības sasalst. Tātad, ja parastās temperatūrās, kas ir tuvu istabas temperatūrai, elektriskā pretestība ķēdē ar “Halles strāvu” pakāpeniski palielinās, palielinoties magnētiskajam laukam, tad kādu iemeslu dēļ pie nulles temperatūras tā mainās pakāpeniski - it kā vienmērīgs ceļš, pa kuru pārvietojas strāvas daļiņas, pēkšņi dod ceļu bruģētam ar dziļiem izciļņiem. Gludās līknes, kuras ierakstītāji ierakstīja, ar pārtraukumiem tiek aizstātas ar “kāpnēm”, kuru pakāpienu augstums bija vienāds ar kādu konstanti, dalītu ar veseliem skaitļiem n = 1, 2, 3 utt.

Un kas ir vēl pārsteidzošāk - katrā posmā pretestība gareniskās strāvas ķēdē nokrītas līdz nullei, tas ir, garenvirziena strāvai viela kļūst par supravadītāju - elektroni ripo bez jebkādas pretestības, bet savienojumos, pārejot no viena posma uz otru, pretestība strauji lec un palielinās supravadītspēja. uzreiz pazūd.Tas viss izskatījās pēc kaut kāda neskaidrības - kā saka, viss sajaukts Oblonska mājā!

Kā izskaidrot tik dīvainu šķērsoto straumju uzvedību? Kāpēc viņi uzvedas pilnīgi atšķirīgi? Elektrodinamika šīs mīklas priekšā izrādījās bezspēcīga ... Mēs esam pieraduši, ka noslēpumainas parādības notiek sarežģītos eksperimentos ar elementārdaļiņām vai dziļi kosmosā, kad runa ir par melnajiem caurumiem, eksplodējošām galaktikām un citiem objektiem, kas izbrīna mūsu iztēli, un šeit ir tikai eksperimenti. ar pretestību un straumēm. Gar un pāri sakoptai teritorijai un - uz jums!

V. Barašenkovs, E. Kapustsik