Ученым Массачусетского технологического университета (MIT) удалось визуализировать квантовый эффект Холла. Они использовали для этого облако сверххолодных натриевых атомов вместо электронов. Этот эффект проявляется в образовании состояний, называемых «пограничными». Они позволяют электронному току течь без сопротивления вдоль границ двумерного материала при экстремально низких температурах и сильных магнитных излучениях.

Чтобы изучить этот процесс, происходящий за фемтосекунды (одна квадриллионная доля секунды) и на нанометровом уровне, ученые масштабировали эксперимент, где миллион атомов натрия охлаждаются и удерживаются в специальной лазерной ловушке. При этом ловушка вращается, создавая силы, которые имитируют поведение электронов в магнитном поле. Это позволяет атомам вести себя как электроны в двумерной системе. 

«Пограничные» атомы были ограничены лазерным «барьером», который заставлял их перемещаться по периметру, подобно шарикам, крутившимся в чаше без трения и рассеяния. При этом даже препятствия на их пути не вызывали никакого сопротивления, что в своём роде является идеальной проводимостью.

Этот эксперимент позволяет изучать квантовую физику на более медленных и больших временных и пространственных интервалах — миллисекундах и микронах. Это, в свою очередь, открывает новые возможности для более ясного понимания фундаментальных явлений и, как следствие, разработки новых материалов. Одним из таких могут стать сверхпроводники и системы передачи энергии без потерь.