Ученые из Японии и Австрии изучили энергетические уровни Ландау свободного электрона во время его движения в магнитном поле.

Энергетические уровни Ландау образуются при движении квантовой частицы в обычном магнитном поле и проявляются, в точном соответствии с решением уравнения Шредингера, в квантовании энергии частицы (формировании дискретных уровней) при заданной предварительно проекции скорости в поперечном направлении магнитного поля.

Как правило, в классическом случае подобных уровней не возникает, движение же частицы подчиняется законам классической физики и осуществляется под воздействием силы Лоренца (в этом случае — ее магнитной составляющей) с циклотронной частотой.

Исследователи установили, что, в зависимости от квантового числа, описывающего угловой момент обычной частицы, она может двигаться с тремя разными частотами: нулевой, циклотронной и ларморовской (которая равна половине циклотронной). Это странное с позиций классической физики поведение можно полностью объяснить квантовой механикой.

Ученые подчеркивают, что их наблюдения дают возможность лучше понять квантовые особенности, которые присущи движению зараженных частиц в магнитных полях (природу уровней Ландау).