Hva er Josephson-effekten og hvor brukes den?
Hei kjære abonnenter og gjester på kanalen min! Vi fortsetter å studere fysikkens fantastiske verden, og i dag vil jeg snakke om Josephson-effekten, samt i hvilke områder den (effekten) brukes aktivt. Så la oss komme i gang.
Essensen av Josephson-effekten
I følge Josephson-effekten kan elektrisk strøm godt passere gjennom den ultratynne isolasjonsplaten, som er plassert mellom superledere. Videre er et par slike kontakter i stand til å måle intensiteten til magnetfeltet med ekstremt høy nøyaktighet.
Åpningseffekt
Så hvis vi vurderer teorien om superledningsevne Bardeen-Cooper-Schrieffer, der kan du finne en forklaring på hvorfor, ved ekstremt lave temperaturer, reduseres den elektriske motstanden til noen materialer nesten til null. Som et resultat er strømmen i slike avkjølte stoffer i stand til å bevege seg uten tap i lang tid.
Denne mekanismen er basert på Cooper-sammenkoblingen av elektroner, ifølge hvilken de parede elektronene, hvis rygg er rettet motsatt hverandre, slutter å føle minst motstand fra ledende Onsdag.
I 1962 g. bachelorgraden Brian Josephson kom på en idé:
"Hvis du tar to superledere og kobler dem gjennom et dielektrisk lag som bare er et par atomer tykke, vil en slik" sandwich "utvise egenskapene til et enkelt system."
Og ifølge hans teori, i henhold til prinsippene for kvantemekanikk, vil Cooper-par lett passere gjennom barrieren til et dielektrikum, selv uten en ekstern spenningskilde.
Teorien om tilstedeværelsen av denne typen strøm ble deretter bekreftet eksperimentelt, og deretter begynte en slik effekt å bli kalt stasjonær Josephson-effekt.
Men når en konstant spenning påføres superledere, ifølge kvantemekanikken, Cooper-elektronpar vil ply gjennom overgangen, først i en retning og deretter inn motsatt.
Som et resultat av slike bevegelser genereres en vekselstrøm, hvis frekvens vil øke når spenningen som påføres superlederne øker.
Den samme effekten ble kjent som ikke-stasjonær Josephson-effekt. Og siden frekvensen er vellykket målt med veldig høy nøyaktighet, har denne effekten funnet anvendelse for spenningskalibrering med høy presisjon.
Hvor brukes denne effekten?
Josephson-effekten fant aktiv bruk i en spesiell enhet kalt et superledende kvanteinterferometer (på en annen måte kalles det også SQUID - superledende kvanteforstyrrelsesenhet).
Som strukturelt er en superledende krets med to Josephson-kryss.
I dette tilfellet, avhengig av det eksterne elektromagnetiske feltet, endres strømmen i enhetens krets fra full null (når strømmen strømmer fra to overganger ødelegger gjensidig) til en viss maksimumsverdi (strømmer fra to overganger flyter i samme retning og dermed legg opp).
Denne enheten er det mest nøyaktige instrumentet som er tilgjengelig i dag for å bestemme parametrene til magnetfelt. Brukes i instrumenter for opptak av jordskjelv, medisinsk utstyr osv.
Konklusjon
Dette er en så fantastisk og ekstremt nyttig Josephson-effekt. Likte du materialet? Så husk å like og abonnere. Skriv også i kommentarene hva du vil lære mer fra følgende publikasjoner.
Kom igjen min side, det er også mange interessante ting.