КЛИТЦИНГ (Klitzing Klaus von) Клаус Олаф фон

КЛИТЦИНГ Клаус Олаф фон  (Klitzing Klaus von)   (р. 28.VI.1943) – немецкий физик . Р. в г. Шрода. Получал образование в Техническом Университете г. Брауншвайг, а также в Университете г. Вюрцбург, Германия, где работал до 1979. В 1979 – 1980 - в лаборатории сильных магнитных полей в Гренобле. В 1980 - 1984 гг. работал в Мюнхенском Техническом Университете. Имеет почетное звание профессора Университета г. Штутгарт, а также является директором (с 1985) и членом научного общества Института Макса Планка. Член Академии наук Германии, Национальной Академии Наук США, а также Российской Академии наук.

Работы в области исследования полупроводников. Изучал сильные сверхпроводящие магниты

В 1979 в сотрудничестве с Майклом Пеппером из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета и Герхардом Дордой из научно-исследовательских лабораторий корпорации «Сименс» в Мюнхене, Клитцинг. провел эксперимент, отличавшийся от традиционных измерений эффекта Холла главным образом природой образца. Кремний, который К. выбрал для эксперимента, составлял часть транзистора, в котором подвижные электроны могли перемещаться только в очень тонком слое вблизи одной из поверхностей устройства. Поэтому электроны могли двигаться лишь в двух измерениях, а не в трех, как в однородном образце. Поведение таких «двухмерных» электронов под действием приложенного напряжения существенно отличалось от поведения электронов в объемном образце. Наиболее удивительной особенностью эксперимента Клитцинга было отклонение напряжения Холла от обычно плавного поведения при изменении приложенного магнитного поля и концентрации электронов. 

При плавном увеличении числа электронов в двухмерном слое напряжение Холла сначала непрерывно спадало, затем какое-то время оставалось постоянным, затем снова спадало до следующей горизонтальной ступеньки и т.д. Разделив величину напряжения Холла, соответствующую каждой такой ступеньке, на величину пропускаемого через образец тока, мы получим величину электрического сопротивления. Сравнивая серию полученных сопротивлений, К. заметил, что все они составляют выражаемые простыми дробями доли одной и той же величины: сопротивления в 25,183 ом. Это сопротивление можно представить в виде отношения двух фундаментальных констант природы – постоянной Планка, управляющей всеми квантовомеханическими явлениями, и квадрата электрического заряда электрона.

Важной особенностью полученного результата была высокая точность, с которой выполнялось это соотношение. При повторных экспериментах не только на образцах различной формы, но и на транзисторах, изготовленных из различных материалов, величину отношения неизменно удавалось измерить с погрешностью около одной десятимиллионной. Такая стабильность измерений позволила К. сразу же высказать гипотезу о том, что явление, известное ныне под названием квантового эффекта Холла, могло бы стать основой абсолютно нового стандарта электрического сопротивления. О своих открытиях К. и его коллеги сообщили в августе 1980 г. в журнале «Физикал ревью летерс» (" Physical Review Letters ").

Работа, опубликованная К. в 1980 г., примечательна по крайней мере в трех отношениях. Во-первых, она показала, что эффекты квантовой теории, чаще всего проявлявшиеся в поведении микроскопических величин, например отдельных электронов, могут наблюдаться и при измерениях электрического тока в лабораторных масштабах. Во-вторых, обнаруженный эффект оказался полной неожиданностью для физиков-теоретиков, на протяжении десятилетий занимавшихся изучением полупроводников. В-третьих, квантовый эффект Холла позволил получать результаты, воспроизводимые со столь высокой точностью, что они сразу навели на мысль о новом международном стандарте единицы электрического сопротивления – ома.

За открытие квантового эффекта Холла К. была присуждена Нобелевская премия по физике 1985 г. В представлении Шведской королевской академии отмечалось, что работы К. «открыли для исследований новую область, необычайно важную не только для теории, но и для приложений... Мы имеем здесь дело с новым явлением в квантовой физике, причем явлением, характерные особенности которого поняты лишь частично».

Точность и воспроизводимость, с которыми может быть измерен квантовый эффект Холла, делают его явлением, значение которого выходит далеко за рамки метрологии или физики полупроводниковых приборов. Поскольку измеряемая единица сопротивления зависит только от наиболее фундаментальных констант природы, полученный К. результат важен и для многих других областей физики. Например, тонкая структура спектров испускания горячих газов определяется той же комбинацией фундаментальных констант, что и квантовый эффект Холла. Таким образом, измеренное сопротивление Холла стало проверкой правильности громоздких теоретических расчетов, предсказавших значение постоянной тонкой структуры атомной спектроскопии.

В 2016 году подписал открытое письмо нобелевских лауреатов с призывом к Greenpeace, Организации Объединенных Наций и правительствам всего мира прекратить борьбу с генетически модифицированными организмами.

Сочинения:
«Квантованный эффект Холла». Нобелевская лекция // Успехи физических наук, том 150, выпуск 1, сентябрь 1986