Какво представлява ефектът на Джоузефсън и къде се прилага

Здравейте скъпи абонати и гости на моя канал! Продължаваме да изучаваме прекрасния свят на физиката и днес искам да говоря за ефекта на Джоузефсън, както и в кои области той (ефектът) се използва активно. Така че нека да започнем.

Същността на ефекта на Джоузефсън

Според ефекта на Джоузефсън електрическият ток може да премине през ултратънката изолационна плоча, която се намира между свръхпроводниците. Освен това, двойка такива контакти могат да измерват интензивността на магнитното поле с изключително висока точност.

Отварящ ефект

Така че, ако разгледаме теорията за свръхпроводимостта Bardeen-Cooper-Schrieffer, тогава там можете да намерите обяснение по каква причина при изключително ниски температури електрическото съпротивление на някои материали намалява почти до нула. В резултат токът в такива охладени вещества е в състояние да се движи без загуби за дълго време.

Този механизъм се основава на купърското сдвояване на електрони, според което сдвоените електрони, чиито гърбове са насочени един срещу друг, престават да чувстват поне каквото и да е съпротивление от проводящия Сряда.

През 1962 г. студентът Брайън Джоузефсън излезе с идея:

„Ако вземете два свръхпроводника и ги свържете чрез диелектричен слой с дебелина само няколко атома, тогава такъв„ сандвич “ще покаже свойствата на една система.“

И според неговата теория, според принципите на квантовата механика, двойките Купър лесно ще преминат през бариерата, направена от диелектрик, дори без външен източник на напрежение.

Теорията за наличието на този вид ток впоследствие беше потвърдена експериментално и впоследствие такъв ефект започна да се нарича стационарен ефект на Джоузефсън.

Но когато към свръхпроводниците се прилага постоянно напрежение, според квантовата механика, Купърните двойки електрони ще се движат през прехода, първо в една посока, а след това и в обратното.

В резултат на такива движения се генерира променлив ток, чиято честота ще се увеличава с увеличаване на напрежението, приложено към свръхпроводниците.

Същият ефект стана известен като нестационарен ефект на Джоузефсън. И тъй като честотата се измерва успешно с много висока точност, този ефект намери приложение за високо прецизно калибриране на напрежението.

Къде се използва този ефект?

Ефектът на Джоузефсън намира активно приложение в специално устройство, наречено свръхпроводящ квантов интерферометър (в противен случай той също се нарича SQUID - Устройство за свръхпроводящи квантови смущения).

Което структурно е свръхпроводяща верига с два Джозефсънови кръстовища.

В този случай, в зависимост от външното електромагнитно поле, токът във веригата на устройството се променя от пълна нула (когато токовете, протичащи от две преходите взаимно унищожават) до определена максимална стойност (токове от два прехода протичат в една и съща посока и по този начин добавите).

Това устройство е най-точното устройство за разделяне на разположение днес за определяне на параметрите на магнитните полета. Използва се в инструменти за регистриране на земетресения, медицински устройства и др.

Заключение

Това е толкова невероятен и изключително полезен ефект на Джоузефсън. Хареса ли ви материалът? След това не забравяйте да харесате и да се абонирате. Също така напишете в коментарите за това, което искате да научите повече от следващите публикации.

Отидете на моя сайт, има и много интересни неща.