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Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die grundlegende Phänomene der Natur untersucht. Um deren Eigenschaften und Verhalten anhand von quantitativen Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären, befasst sie sich insbesondere mit Materie und Energie und deren Wechselwirkungen in Raum und Zeit. Sie hat ihre Ursprünge in der Philosophie. Zwischen dem 16. Jahrhundert und dem beginnenden 19. Jahrhundert entwickelte sich daraus eine eigenständige Naturwissenschaft. Deren wesentliche Grundlagen wurden durch Isaac Newton 1686 in den Philosophiae Naturalis Principia Mathematica formuliert. Die Arbeitsweise der Physik besteht in einem Zusammenwirken experimenteller Methoden und theoretischer Modelle. Die theoretische Physik beschäftigt sich vorwiegend mit formalen mathematischen Beschreibungen und den physikalischen Naturgesetzen. Die Überprüfung der Vorhersagen in Form reproduzierbarer Messungen an gezielt gestalteten physikalischen Experimenten oder durch Beobachtung natürlicher Phänomene ist das Gebiet der Experimentalphysik. Die Physik wird als grundlegende oder fundamentale Naturwissenschaft aufgefasst. Erkenntnisse der Physik werden in den anderen Naturwissenschaften, den Ingenieurwissenschaften, den Geowissenschaften und weit darüber hinaus intensiv genutzt.

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Hall-Widerstand ρ_xy und elektrischer Widerstand ρ_xx bei tiefen Temperaturen gemessen

Der Quanten-Hall-Effekt (kurz: QHE) äußert sich dadurch, dass bei tiefen Temperaturen und starken Magnetfeldern die senkrecht zu einem Strom auftretende Spannung nicht wie beim klassischen Hall-Effekt linear mit dem Magnetfeld anwächst, sondern in Stufen. Der Effekt tritt an Grenzflächen auf, bei denen die Elektronen als zweidimensionales Elektronengas beschrieben werden können.

Der sog. Hall-Widerstand R_H, also das Verhältnis der Hall-Spannung zur Stromstärke, nimmt dabei als Plateauwerte nur ganzzahlige Bruchteile der sehr genau bekannten Größe $R_{\mathrm {K} }=h/e^{2}$ an ($\cong 25\,\mathrm {k\Omega }$), wobei h das plancksche Wirkungsquantum und e die Elementarladung ist. Beides sind Naturkonstanten; die Plateauwerte hängen also weder von den Materialeigenschaften wie der Ladungsträgerdichte, noch von der Probengröße, noch von der Magnetfeldstärke ab.

Für diese Erkenntnisse erhielt Klaus von Klitzing im Jahr 1985 den Physik-Nobelpreis. Die als von-Klitzing-Konstante bezeichnete Größe R_K wird inzwischen zur Norm-Definition des elektrischen Widerstandes verwendet.

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