Čo je Josephsonov efekt a kde sa uplatňuje

Dobrý deň, vážení odberatelia a hostia môjho kanála! Pokračujeme v štúdiu úžasného sveta fyziky a dnes by som chcel hovoriť o Josephsonovom efekte, ako aj o tom, v ktorých oblastiach sa tento efekt (efekt) aktívne využíva. Tak poďme na to.

Podstata Josephsonovho javu

Podľa Josephsonovho javu môže elektrický prúd dobre prechádzať cez ultratenkú izolačnú dosku, ktorá je umiestnená medzi supravodičmi. Okrem toho je pár takýchto kontaktov schopný merať intenzitu magnetického poľa s mimoriadne vysokou presnosťou.

Otvárací efekt

Ak teda vezmeme do úvahy teóriu supravodivosti Bardeen-Cooper-Schrieffer, potom tu nájdete vysvetlenie, z akého dôvodu klesá pri extrémne nízkych teplotách elektrický odpor niektorých materiálov takmer k nule. Vďaka tomu je prúd v takto ochladených látkach schopný dlho sa pohybovať bez strát.

Tento mechanizmus je založený na Cooperovom párovaní elektrónov, podľa ktorého spárované elektróny, ktorých chrbát smeruje proti sebe, prestávajú cítiť aspoň akýkoľvek odpor vodivého Streda.

V roku 1962 g. vysokoškolský študent Brian Josephson prišiel s nápadom:

„Ak vezmete dva supravodiče a spojíte ich cez dielektrickú vrstvu silnú iba pár atómov, potom bude mať takýto„ sendvič “vlastnosti jediného systému.“

A podľa jeho teórie podľa princípov kvantovej mechaniky Cooperove páry ľahko prejdú bariérou z dielektrika aj bez externého zdroja napätia.

Teória prítomnosti tohto druhu prúdu bola následne experimentálne potvrdená a následne sa začal tento efekt nazývať stacionárny Josephsonov efekt.

Ale keď sa na supravodiče aplikuje konštantné napätie, podľa kvantovej mechaniky Cooperove páry elektrónov prechádzajú prechodom, najskôr jedným smerom a potom dovnútra opak.

V dôsledku takýchto pohybov sa generuje striedavý prúd, ktorého frekvencia sa bude zvyšovať so zvyšujúcim sa napätím privádzaným na supravodiče.

Rovnaký efekt sa stal známym ako nestacionárny Josephsonov efekt. A keďže sa frekvencia úspešne meria s veľmi vysokou presnosťou, našiel tento efekt uplatnenie pre vysoko presnú kalibráciu napätia.

Kde sa tento efekt využíva?

Josephsonov efekt našiel aktívne použitie v špeciálnom prístroji zvanom supravodivý kvantový interferometer (inak sa tiež nazýva) SQUID - supravodivé kvantové interferenčné zariadenie).

Čo je konštrukčne supravodivý obvod s dvoma Josephsonovými križovatkami.

V takom prípade sa v závislosti od vonkajšieho elektromagnetického poľa zmení prúd v obvode prístroja z úplnej nuly (keď prúdy prúdiace z dvoch prechody sa vzájomne ničia) na určitú maximálnu hodnotu (prúdy z dvoch prechodov prúdia rovnakým smerom a teda sčítať).

Toto zariadenie je v súčasnosti najpresnejším prístrojom na určovanie parametrov magnetického poľa. Používa sa v prístrojoch na zaznamenávanie zemetrasení, lekárskych prístrojoch atď.

Záver

Je to taký úžasný a mimoriadne užitočný Josephsonov efekt. Páčil sa ti materiál? Potom nezabudnite dať like a prihlásiť sa na odber. Do komentárov tiež napíšte, o čom by ste sa chceli dozvedieť viac z nasledujúcich publikácií.

Poď moja stránka, je tu tiež veľa zaujímavých vecí.