Czym jest efekt Josephsona i gdzie jest stosowany
Witajcie drodzy subskrybenci i goście mojego kanału! Kontynuujemy badanie wspaniałego świata fizyki, a dziś chcę porozmawiać o efekcie Josephsona, a także o obszarach, w których jest on aktywnie wykorzystywany (efekt). Więc zacznijmy.
Istota efektu Josephsona
Zgodnie z efektem Josephsona prąd elektryczny może przepływać przez ultracienką płytkę izolacyjną, która znajduje się między nadprzewodnikami. Ponadto para takich styków jest w stanie zmierzyć natężenie pola magnetycznego z niezwykle dużą dokładnością.
Efekt otwarcia
Jeśli więc weźmiemy pod uwagę teorię nadprzewodnictwa Bardeen-Cooper-Schrieffer, to tam można znaleźć wyjaśnienie, z jakiego powodu w ekstremalnie niskich temperaturach opór elektryczny niektórych materiałów spada prawie do zera. W rezultacie prąd w tak schłodzonych substancjach może się poruszać bez strat przez długi czas.
Mechanizm ten opiera się na parowaniu elektronów Coopera, zgodnie z którym sparowane elektrony, których plecy są skierowane naprzeciw siebie, przestają odczuwać przynajmniej jakikolwiek opór ze strony przewodzącego Środa.
W 1962 roku g. licencjat Brian Josephson wpadł na pomysł:
„Jeśli weźmiesz dwa nadprzewodniki i połączysz je warstwą dielektryczną o grubości zaledwie kilku atomów, taka„ kanapka ”będzie wykazywać właściwości pojedynczego systemu”.
Zgodnie z jego teorią, zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, pary Coopera z łatwością przejdą przez barierę z dielektryka, nawet bez zewnętrznego źródła napięcia.
Teoria obecności tego rodzaju prądu została następnie potwierdzona eksperymentalnie, a następnie zaczęto nazywać taki efekt stacjonarny efekt Josephsona.
Jednak zgodnie z mechaniką kwantową, gdy do nadprzewodników przykładane jest stałe napięcie, Cooperskie pary elektronów przejdą przez przejście, najpierw w jednym kierunku, a następnie w przeciwieństwo.
W wyniku takich ruchów generowany jest prąd przemienny, którego częstotliwość będzie rosła wraz ze wzrostem napięcia przyłożonego do nadprzewodników.
Ten sam efekt stał się znany jako niestacjonarny efekt Josephsona. A ponieważ częstotliwość jest z powodzeniem mierzona z bardzo dużą dokładnością, efekt ten znalazł zastosowanie do precyzyjnej kalibracji napięcia.
Gdzie jest używany ten efekt?
Efekt Josephsona znalazł aktywne zastosowanie w specjalnym urządzeniu zwanym nadprzewodzącym interferometrem kwantowym (w przeciwnym razie nazywany jest również SQUID - nadprzewodnikowe urządzenie zakłócające kwant).
Który strukturalnie jest obwodem nadprzewodzącym z dwoma złączami Josephsona.
W tym przypadku w zależności od zewnętrznego pola elektromagnetycznego prąd w obwodzie urządzenia zmienia się od pełnego zera (gdy prądy płyną z dwóch przejścia niszczą się wzajemnie) do pewnej wartości maksymalnej (prądy z dwóch przejść płyną w tym samym kierunku, a więc dodać).
To urządzenie jest najdokładniejszym dostępnym obecnie przyrządem do określania parametrów pól magnetycznych. Używany w instrumentach rejestrujących trzęsienia ziemi, urządzeniach medycznych itp.
Wniosek
To taki niesamowity i niezwykle przydatny efekt Josephsona. Podobał Ci się materiał? Następnie polub i zasubskrybuj. W komentarzach napisz także, czego chciałbyś dowiedzieć się więcej z poniższych publikacji.
Daj spokój moja strona, jest też wiele ciekawych rzeczy.