Quando partículas carregadas, como os elétrons, viajam por um campo magnético, a trajetória fica curvada por esse campo, e acaba se tornando um círculo. Quanto maior a força do campo magnético, menor o círculo. Em 1930, o físico Lev Landau fez uma previsão matemática sobre o raio mínimo para estes círculos, que agora leva o seu nome: “níveis de Landau”.
Não é possível fazer uma “fotografia” dos elétrons, e até agora ninguém tinha uma confirmação em laboratório destes níveis, mas isto mudou com o trabalho do físico Koichi Hashimoto, da Universidade Tohoku do Japão, e Rudolf Roemer da Universidade de Warwick, Inglaterra. Eles prenderam os elétrons na superfície de um material semicondutor, e usaram técnicas de espectroscopia de escaneamento de tunelamento para encontrar os locais possíveis onde os elétrons estavam.
Para cada pixel da imagem, eles têm meia hora de captura de dados, que foram obtidos permitindo que um elétron tentasse passar. Se a posição representasse um estado possível para o elétron, uma partícula acabava por viajar para ela no processo conhecido como tunelamento, e era representada por um pixel claro. Caso contrário, o pixel era escuro.
Com isto, uma imagem da órbita possível do elétron foi obtida, e a figura criada se parece muito com os resultados previstos pelas simulações teóricas, confirmando a previsão de 1930.
E qual a utilidade da confirmação dos níveis de Landau? Uma delas é a redefinição do quilograma. Todas as unidades do Sistema Internacional são definidas em termos das constantes físicas fundamentais, o que permite que elas sejam reproduzidas em qualquer lugar para que o valor correto seja obtido. Todas, exceto o quilograma, que é definido por um pedaço de metal mantido em um cofre na França.
Confirmando os níveis de Landau, é possível definir o quilograma em termos do peso que é necessário para contrabalançar a força magnética produzida por uma espiral magnética. A intensidade desta força é dependente em parte da constante von Klitzing, que por sua vez está ligada aos níveis de Landau
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