Co je Josephsonův efekt a kde se uplatňuje

Dobrý den, vážení odběratelé a hosté mého kanálu! Pokračujeme ve studiu úžasného světa fyziky a dnes chci hovořit o Josephsonově efektu a také o tom, v jakých oblastech se tento efekt (efekt) aktivně používá. Pojďme tedy začít.

Podstata Josephsonova jevu

Podle Josephsonova jevu může elektrický proud dobře procházet ultratenkou izolační deskou, která je umístěna mezi supravodiči. Kromě toho je pár takových kontaktů schopen měřit intenzitu magnetického pole s extrémně vysokou přesností.

Otevírací efekt

Pokud tedy vezmeme v úvahu teorii supravodivosti Bardeen-Cooper-Schrieffer, pak zde můžete najít vysvětlení, proč se při extrémně nízkých teplotách elektrický odpor některých materiálů snižuje téměř na nulu. Výsledkem je, že se proud v takto ochlazených látkách může dlouhodobě pohybovat bez ztrát.

Tento mechanismus je založen na Cooperově párování elektronů, podle kterého spárované elektrony jejichž záda směřují proti sobě, přestávají cítit alespoň jakýkoli odpor vodivosti Středa.

V roce 1962 g. vysokoškolák Brian Josephson přišel s nápadem:

„Pokud vezmete dva supravodiče a spojíte je přes dielektrickou vrstvu silnou jen pár atomů, pak takový„ sendvič “bude mít vlastnosti jediného systému.“

A podle jeho teorie, podle principů kvantové mechaniky, Cooperovy páry snadno projdou bariérou vytvořenou z dielektrika i bez vnějšího zdroje napětí.

Teorie přítomnosti tohoto druhu proudu byla následně experimentálně potvrzena a následně se začal tento účinek nazývat stacionární Josephsonův efekt.

Ale když je na supravodiče přivedeno konstantní napětí, podle kvantové mechaniky Cooperovy páry elektronů procházejí přechodem, nejprve v jednom směru a poté dovnitř opak.

Výsledkem těchto pohybů je generování střídavého proudu, jehož frekvence se zvyšuje s rostoucím napětím aplikovaným na supravodiče.

Stejný účinek se stal známým jako nestacionární Josephsonův efekt. A protože je frekvence úspěšně měřena s velmi vysokou přesností, našel tento efekt použití pro vysoce přesnou kalibraci napětí.

Kde se tento efekt používá?

Josephsonův efekt našel aktivní využití ve speciálním zařízení zvaném supravodivý kvantový interferometr (jinak se také nazývá SQUID - supravodivé kvantové interferenční zařízení).

Což je strukturálně supravodivý obvod se dvěma Josephsonovými křižovatkami.

V tomto případě se v závislosti na externím elektromagnetickém poli změní proud v obvodu zařízení z plné nuly (když proudy proudící ze dvou přechody vzájemně ničí) na určitou maximální hodnotu (proudy ze dvou přechodů proudí stejným směrem a tedy přidat).

Toto zařízení je dnes nejpřesnějším dostupným nástrojem pro určování parametrů magnetických polí. Používá se v přístrojích pro záznam zemětřesení, zdravotnických zařízeních atd.

Závěr

To je tak úžasný a nesmírně užitečný efekt Josephson. Líbil se vám materiál? Pak nezapomeňte lajknout a přihlásit se k odběru. Také napište do komentářů o tom, co byste se chtěli dozvědět více z následujících publikací.

No tak moje stránka, existuje také mnoho zajímavých věcí.