Los físicos han fotografiado directamente los niveles de Landau (los niveles cuánticos que determinan el comportamiento de los electrones en un campo magnético fuerte) por primera vez desde la idea se concibió teóricamente por el premio Nobel Lev Landau en 1930.
Usando espectroscopía de efecto túnel (que interactúa directamente con los electrones) científicos de instituciones como la Universidad de Warwick y la Universidad de Tohoku han revelado el interior de la estructura similar a un anillo de los niveles de Landau en la superficie de un semiconductor.
El reto experimental en el trabajo era lograr una resolución espacial suficiente para superar el desorden intrínseco en el material que normalmente sólo permite la observación difuminada debida a la “deriva” de estados.
Las imágenes muestran claramente que Landau tenía razón cuando predijo que, en un sistema limpio, los electrones adquieren la forma de anillos concéntricos, cuyo número aumentará de acuerdo a su nivel de energía.
Este comportamiento de conteo simple forma la base del así llamado efecto Hall cuántico.
Aunque en un principio en su mayoría se trata de un interés fundamental, el efecto en los últimos años ha sido utilizado para definir el estándar de lo que entendemos por resistencia eléctrica y pronto podría ser empleado para definir el kilogramo también.
El Profesor Rudolf Roemer, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo: “Este es un paso emocionante para nosotros, en realidad estamos viendo por primera vez las funciones individuales de la mecánica cuántica de onda de los electrones en materiales reales.
“A primera vista podría parecer que no tiene mucho que ver con la vida cotidiana. Sin embargo, la cuestión de lo que define un kilogramo se está debatiendo actualmente, con la separación entre los anillos de estos niveles de Landau que actúan como una especie de marcador para un peso universal. Así que la próxima vez que mida la cantidad de azúcar para hornear un pastel, sin saberlo, podría hacer estar usando estos anillos cuánticos”.
La investigación fue publicada en la revista Physical Review Letters
Enlace original: First images of Landau Levels revealed