Здравствуйте уважаемые подписчики и гости моего канала! Мы продолжаем изучать удивительный мир Физики и сегодня я хочу рассказать об Эффекте Джозефсона, а также о том в каких областях его (эффект) активно применяют. Итак, давайте начнем.
Суть эффекта Джозефсона
Согласно эффекту Джозефсона, электрический ток вполне может переходить через сверхтонкую пластину изолятора, которая расположена между сверхпроводниками. При этом пара подобных контактов способна с крайне высокой точностью измерять интенсивность магнитного поля.
Открытие эффекта
Итак, если рассмотреть теорию сверхпроводимости Бардина-Купера-Шриффера, то там можно найти объяснение по какой причине при экстремально низких температурах электрическое сопротивление некоторых материалов снижается почти до нулевой отметки. В результате чего ток в таких охлажденных веществах способен перемещаться без потерь продолжительное время.
За основу данного механизма принято спаривание электронов по Куперу, согласно которому спаренные электроны, у которых спины направлены противоположно друг к другу, перестают ощущать хоть какое-либо сопротивление от проводящей среды.
В 1962 г. студент-старшекурсник Брайан Джозефсон выдвинул идею:
"Если взять два сверхпроводника и соединить их через прослойку диэлектрика толщиной всего в пару атомов, то подобный «сендвич» будет проявлять свойства единой системы."
И по его теории, согласно принципам квантовой механики, куперовские пары станут беспрепятственно проходить барьер из диэлектрика даже без внешнего источника напряжения.
Теория наличия подобного рода тока была впоследствии подтверждена экспериментальным путем, и впоследствии такой эффект и стал именоваться стационарный Эффект Джозефсона.
А вот при приложении постоянного напряжения к сверхпроводникам, согласно квантовой механике, куперовские пары электронов станут курсировать сквозь переход сначала в одну сторону, а затем в противоположную.
В результате таких перемещений зарождается переменный ток, частота которого будет расти по мере того, как будет увеличиваться подаваемое напряжение на сверхпроводники.
Данный же эффект стал именоваться нестационарный эффект Джозефсона. А так как частоту успешно измеряют с очень высокой точностью, такой эффект нашел применение для высокоточной калибровки напряжений.
Где используют данный эффект
Эффект Джозефсона нашел активное использование в специальном устройстве, именуемом сверхпроводниковый квантовый интерферометр (по-другому его еще именуют СКВИД SQUID – Superconducting Quantum Interference Device).
Который конструктивно представляет собой сверхпроводящий контур с двумя переходами Джозефсона.
При этом в зависимости от внешнего электромагнитного поля ток в цепи прибора изменяется от полного нуля (когда протекающие токи с двух переходов взаимоуничтожаются) до определенного максимального значения (токи с двух переходов текут в одинаковом направлении и тем самым складываются).
Данный прибор - это наиболее точный из ныне существующих проборов для определения параметров магнитных полей. Используется в приборах, регистрирующих землетрясения, медицинских аппаратах и т. п.
Заключение
Вот такой он удивительный и крайне полезный эффект Джозефсона. Вам понравился материал? Тогда обязательно ставим лайк и подписываемся. Так же в комментариях напишите, про что вы бы хотели еще узнать из следующих публикаций.
Заходите на мой сайт, там тоже много интересного.
