Kaj je Josephsonov učinek in kje se uporablja

Pozdravljeni dragi naročniki in gostje mojega kanala! Še naprej preučujemo neverjeten svet fizike in danes želim govoriti o Josephsonovem učinku, pa tudi o tem, na katerih področjih se ta (učinek) aktivno uporablja. Začnimo torej.

Bistvo Josephsonovega učinka

Glede na Josephsonov učinek lahko električni tok dobro prehaja skozi ultratanko izolacijsko ploščo, ki se nahaja med superprevodniki. Poleg tega lahko par takih kontaktov z izjemno visoko natančnostjo meri jakost magnetnega polja.

Uvodni učinek

Torej, če upoštevamo teorijo superprevodnosti Bardeen-Cooper-Schrieffer, potem lahko tam najdete razlago, iz katerega razloga se pri izjemno nizkih temperaturah električni upor nekaterih materialov zmanjša skoraj na nič. Posledično se tok v tako ohlajenih snoveh lahko dolgo premika brez izgub.

Ta mehanizem temelji na Cooperjevem parjenju elektronov, v skladu s katerim seznanjeni elektroni, katerih hrbti so usmerjeni nasproti drug drugemu, prenehajo čutiti vsaj kakršen koli odpor prevodnika Sreda.

Leta 1962 g. dodiplomski študent Brian Josephson se je domislil:

"Če vzamete dva superprevodnika in ju povežete skozi dielektrično plast, debelo le nekaj atomov, bo tak" sendvič "pokazal lastnosti enega samega sistema."

In po njegovi teoriji bodo Cooperjevi pari v skladu z načeli kvantne mehanike zlahka prešli skozi pregrado dielektrika tudi brez zunanjega napetostnega vira.

Teorija o prisotnosti tovrstnega toka je bila nato eksperimentalno potrjena in pozneje se je začel tak učinek imenovati stacionarni Josephsonov učinek.

Ko pa na superprevodnike deluje konstantna napetost, v skladu s kvantno mehaniko Cooperjevi pari elektronov bodo skozi prehod pluli najprej v eno smer, nato pa še v nasprotno.

Kot rezultat takšnih gibanj nastane izmenični tok, katerega frekvenca se bo povečala, ko se bo napetost, ki deluje na superprevodnike, povečala.

Isti učinek je postal znan kot nestacionarni Josephsonov učinek. Ker je frekvenca uspešno izmerjena z zelo visoko natančnostjo, je ta učinek našel aplikacijo za visoko natančno kalibracijo napetosti.

Kje se uporablja ta učinek?

Josephsonov učinek je aktivno uporabil v posebni napravi, imenovani superprevodni kvantni interferometer (na drug način se imenuje tudi SQUID - superprevodna naprava za kvantne interference).

Kar je strukturno super prevodno vezje z dvema Josephsonovima križiščema.

V tem primeru se odvisno od zunanjega elektromagnetnega polja tok v tokokrogu naprave spremeni iz polne ničle (ko tokovi, ki tečejo iz dveh prehodi se medsebojno uničijo) do določene največje vrednosti (tokovi iz dveh prehodov tečejo v isto smer in s tem seštevaj).

Ta naprava je danes najbolj natančen instrument za določanje parametrov magnetnih polj. Uporablja se v instrumentih za snemanje potresov, medicinskih napravah itd.

Zaključek

To je tako neverjeten in izjemno koristen Josephsonov učinek. Vam je bil material všeč? Potem se prepričajte, da ste všeč in se naročite. V komentarje napišite tudi, kaj bi radi izvedeli več iz naslednjih publikacij.

Daj no moje spletno mesto, obstaja tudi veliko zanimivih stvari.