量子霍爾效應和宇稱不守恆定律有共同點嗎?

金童希瑞


①法拉第的“電磁感應”▽×E=-dB/dt。

旋轉磁場,激發線圈中的電子,產生電動勢。磁場的本質是:真空介質中的場量子從無序分佈變成了有序分佈。

切割磁力線本質是:導體中的電子碰撞場量子,根據動量守恆,導體中的電子被激發而依次推湧,產生電動勢。即:運動電子↹有序場量子。


②半導體的“單向導電”P→N。

單向導電的本質:電流電子碰撞半導體電子,半導體電子碰撞場量子,場量子碰撞半導體電子,輪流依次碰撞,簡寫成:金屬電子→半導體電子→場量子→半導體電子→場量子...。


③半導體的“霍爾電壓”Uh=BI/nqd。

穩恆磁場中的場量子,激發導體中的電流電子,電流電子激發半導體中的約束電子,側面產生垂直於導體電場的附加電壓,簡寫成:場量子→電流電子→半導體電子→霍爾電壓。

顯然,霍爾效應,如同單向導電性,是半導體的特有性質。



④電容器的“位移電流”j=∂ʃʃDdS/∂t

位移電流的本質是:被交變電場激發的場量子做“電荷化”的有序推湧。



⑤安德森的“正電子現象”Ek=hΔf

簡介:鉛原子中的核外電子,被高頻光子撞擊而反向自旋。

正電子不是宇稱性或反物質的存在形式,而是高能伽瑪線撞擊電子的偶發性的反向自旋現象,也是一種康普頓效應。

反質子,準確的叫負質子、反自旋質子。由於質子能密極大,需超高頻伽瑪光子碰撞。這也說明:絕大多數的反粒子,只能是通過高能加速器碰撞出來的人造產品。

不能因為發現了正電子與負質子,就以偏概全,斷定所有物質都有反物質。宇稱守恆的命題是不可採信的。

關於量子霍爾效應

量子霍爾效應,是約束電子霍爾效應的推廣。目前有以下幾個版本。


①整數量子霍爾效應:量子化電導e²/h被觀測到,為彈道輸運ballistic transport,這一重要概念提供了實驗支持。 ②分數量子霍爾效應:勞赫林與J·K·珍解釋了它的起源。兩人揭示了渦旋vortex和準粒子quasi-particle在凝聚態物理學中的重要性。③熱霍爾效應:垂直磁場的導體會有溫度差。 ④Corbino效應:垂直磁場的薄圓碟會產生一個圓周方向的電流。 ⑤自旋霍爾效應 。⑥量子反常霍爾效應。

這方面,我未做專業研究,有一個基本估計。

其一,電子本身就是量子,經典霍爾效應當然屬於量子霍爾效應。

其二,磁場有自己的量子,屬於真空介質的高能有序的場量子。

其三,所謂的整數量子、分數量子、漩渦量子(vortex)、準粒子(quasi-particle)、虛粒子(virtual-particle),都是不同能密的場量子。

其四,霍爾效應是約束電子的一個特性,這可能涉及電子能帶理論機制。那麼,除了半導體以外,特殊的不良導體、陶瓷、玻璃、聚酯纖維之類,也不排除有霍爾效應的可能。

題記

:量子霍爾效應與宇稱不守恆純屬兩個話題,沒什麼共同點。真空介質的場量子,是物理疑難問題的突破口與切入點。只要不涉及不確定原理的神邏輯,什麼量子化命題都可探討。

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物理新視野


共同點有一些,但很牽強。

量子霍爾效應與宇稱不守恆的實驗都需要用到強磁場。

量子霍爾效應說的是一些材料的電阻在磁場中是跳躍的,電阻是1,2,3,4……這樣離散的整數倍(某個基本單位)。而宇稱不守恆說的是在弱相互作用中,比如說在貝塔衰變中,如果我們用強磁場把鈷原子核的核自旋排列整齊的話,那麼出射的電子有一個大概率的特殊方向,這說明左右並不是對稱的。在這兩類實驗中,都需要用到強磁場。

當然了,從本質上來說,這兩者沒有說明本質上的聯繫。量子霍爾效應其實可以看成是電子的集體行為的一種行為模式,就好像軍隊走正步,不是一個人的事情。而宇稱不守恆定律則不是一種集體行為,對單個原子來說,這種規律還是存在的。你也可以把前者理解為凝聚態物理學,把後者理解為高能物理學,它們還是有區別的。

當然了,你如果一定要說還有什麼共同點,那就是這兩者都是量子現象,都需要在低溫下實現。


瀟軒


顯然沒有共同點。這是兩個不同的概念。量子霍爾效應是指,在傳統霍爾效應中的載流子運動呈現出量子狀態,即非連續性。宇稱不守恆是說,物質與自身鏡像的行為不對稱。


企鵝走著瞧


共同點當然有:都算物理學研究對象,都是普通物理不涉及,非專業人士不討論的。

也都是小朋友們沒事瞎琢磨的。不過,沒有足夠的數學基礎,有沒機會看足夠的相關資料之前,還是別碰為好。

例如,霍爾效應就是很普通的物理現象,與量子力學扯不上。應用霍爾效應原理的傳感元件早已經用得很普遍了。我八十年代就採購過日本OMRON的感應開關。


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