Hall efektua eta Hall efektu kuantikoa

Metalezko xafla mehe bat eremu magnetiko baten barnean xaflaren azalak eremuaren norabidearekiko angelu zuzena eratzen duela kokatuz gero, eta xaflaren luzetarako ardatzaren norabidean korronte elektrikoa iraganaraziz gero, eremu magnetikoarekiko eta korronte elektrikoarekiko 90°-ko angelua osatzen duen eremu elektriko bat, hau da, potentzial-diferentzia bat agertzen da.

Eremu elektrikoa korronte-dentsitatearekiko eta indukzio magnetikoarekiko proportzionala da. Fenomeno honi Hall efektua deritzo, Edwin H. Hall-ek aurkitu baitzuen 1879an. Karga elektrikoa duten partikulak (elektroiak kasu honetan) eremu magnetikoaren barnean higitzean elektroiak albora desbideratzen dituen indar bat agertzen delako gertatzen da fenomeno hori.

Hall efektua karga-eramaileen (elektroi negatiboak edo hutsune positiboak) dentsitatea neurtzeko erabil daiteke eta gaur egun mundu osoko laborategietan Hall efektuan oinarritutako neurgailuak erabiltzen dira.

Tenperatura txikiak (-272 °C) eta eremu magnetiko handiak erabiliz (30 tesla ingurukoak) Hall efektua aztertu da material erdieroaleetan (hau da, oso material-geruza meheak erabiliz) eta hor Hall efektuaren izaera aldatu egiten dela ikusi da. 1980an Klaus von Klitzing-ek aurkitu zuen Hall konduktantzia ez dela materialaren ezaugarrien araberakoa, baizik eta kuantizatuta dagoela, esan nahi baita elektroien ahalmena karga elektrikoa garraiatzeko kuantizatuta dagoela eta tenperaturaren arabera linealki ez baizik eta jauzika aldatzen dela.

Gainera, jauzi horien magnitudea ez dago materialaren ezaugarrien menpe, baizik eta oinarrizko konstante fisiko batzuen konbinazioa (elektroiaren karga eta Planck-en konstantea) bider zenbaki oso bat eginez lortzen direla Hall konduktantziaren balioak. Aurkikuntza honi Hall efektu kuantikoa deritzo (tenperatura horretan erresistentzia ohmikoa desagertu eta materiala supereroale bilakatzen da). Efektu hori fisika kuantikoaren legeak erabiliz uler daiteke.