Vad är Josephson-effekten och var används den?

Hej kära abonnenter och gäster på min kanal! Vi fortsätter att studera fysikens underbara värld, och idag vill jag prata om Josephson-effekten, liksom inom vilka områden den (effekten) används aktivt. Så låt oss komma igång.

Kärnan i Josephson-effekten

Enligt Josephson-effekten kan elektrisk ström mycket väl passera genom den ultratunna isoleringsplattan, som är placerad mellan superledarna. Dessutom kan ett par sådana kontakter mäta intensiteten hos magnetfältet med extremt hög noggrannhet.

Öppningseffekt

Så om vi överväger teorin om supraledning Bardeen-Cooper-Schrieffer, då kan du hitta en förklaring till varför, vid extremt låga temperaturer, minskar det elektriska motståndet för vissa material nästan till noll. Som ett resultat kan strömmen i sådana kylda ämnen röra sig utan förluster under lång tid.

Denna mekanism är baserad på Cooper-parningen av elektroner, enligt vilken de parade elektronerna, vars rygg är riktade motsatt varandra, upphör att känna åtminstone något motstånd från den ledande Onsdag.

1962 g. studenter Brian Josephson kom med en idé:

"Om du tar två supraledare och ansluter dem genom ett dielektriskt lager som bara är några atomer tjocka, så kommer en sådan" sandwich "att visa egenskaperna hos ett enda system."

Och enligt hans teori, enligt principerna för kvantmekanik, kommer Cooper-par lätt att passera genom barriären av en dielektrikum även utan en extern spänningskälla.

Teorin om närvaron av denna typ av ström bekräftades därefter experimentellt och därefter började denna effekt kallas stationär Josephson-effekt.

Men när en konstant spänning appliceras på supraledare, enligt kvantmekanik, Cooperpar av elektroner kommer att passera genom övergången, först i en riktning och sedan in motsatsen.

Som ett resultat av sådana rörelser genereras en växelström, vars frekvens ökar när spänningen som appliceras på superledarna ökar.

Samma effekt blev känd som icke-stationär Josephson-effekt. Och eftersom frekvensen framgångsrikt mäts med mycket hög noggrannhet, har denna effekt funnits tillämpning för spänningskalibrering med hög precision.

Var används denna effekt?

Josephson-effekten har funnits aktiv användning i en speciell anordning som kallas en superledande kvantinterferometer (annars kallas den också SQUID - Superledande kvantstörningsenhet).

Som strukturellt är en superledande krets med två Josephson-korsningar.

Beroende på det externa elektromagnetiska fältet ändras i detta fall strömmen i enhetens krets från full noll (när strömmarna strömmar från två övergångar ömsesidigt förstör) till ett visst maximivärde (strömmar från två övergångar flyter i samma riktning och därmed Lägg till).

Denna enhet är den mest exakta avskiljningsanordningen som finns idag för att bestämma parametrarna för magnetfält. Används i inspelningsinstrument för jordbävningar, medicintekniska produkter etc.

Slutsats

Det här är en så fantastisk och extremt användbar Josephson-effekt. Gillade du materialet? Var noga med att gilla och prenumerera. Skriv också i kommentarerna om vad du vill lära dig mer av följande publikationer.

Kom igen min sida, det finns också många intressanta saker.