Wat is het Josephson -effect?

Het Josephson -effect is de doorgang van gepaarde elektronen door een dunne, isolerende diëlektrische barrière die tussen twee supergeleiders wordt geplaatst.Een Cooper -paar elektronen gaat door de isolerende laag via een tunneleffect.Er is geen spanningsdaling terwijl de stroom onder een specifiek niveau blijft, dat bekend staat als de kritieke stroom.Onder constante, positieve spanningen, worden afwisselend stromen en directe stromen van de doorgang van elektronen gehandhaafd.Het effect werd door de theorie in de vroege jaren zestig voorspeld door Brian D. Josephson, en wordt gebruikt om metingen van zeer lage temperaturen te nemen en in Josephson Junction -circuits die snel van signalen kunnen schakelen om van gegevens op te slaan.

Elektronen passeren een isolerende film die is dat is dat isMicroscopisch dun.Het Josephson -effect kan worden geregeld door een magnetisch veld toe te passen dat de sterkte van een supercurrent over de barrière vermindert.Magnetische velden worden geblokkeerd om het interieur van de Josephson Junction te betreden door fractionele wervelingen.De stroomsterkte stijgt en daalt op verschillende punten terwijl de veldsterkte wordt geïntensiveerd, waardoor signaalpassage en schakelen kan worden geregeld.

Wanneer de supergeleiders worden blootgesteld aan directe stroom, worden elektronenparen doorgegeven door een barrière terwijl elektromagnetische golven worden vrijgegeven,resulteert in de productie van kleine hoeveelheden licht in plaats van warmte.Het Josephson -effect kan ook worden toegepast op radio -elektronica die wordt gebruikt in extreem koude omstandigheden, omdat een Josephson -junctie kan werken als een elektromagnetische oscillatiesensor.Circuits op basis van deze kruising kunnen ook gegevens opslaan en kunnen in krappe ruimtes worden vervaardigd omdat ze zo efficiënt zijn, dus gebruik in computers is mogelijk.

Het Josephson -effect treedt op bij zeer lage temperaturen en is het meest efficiënt bij temperaturen in de buurt van nulgraden Kelvin (ongeveer -460 deg: f).Systemen die dit effect gebruiken, kunnen losjes worden verbonden om magnetische velden te meten.Ze kunnen ook lage vermogensniveaus genereren als onderdeel van generatoren die kunnen worden ontworpen om over veel frequenties te worden geschakeld.Hoe het Josephson -effect wordt gebruikt, hangt af van de kennis van een ingenieur van de kwantumfysica, en het wordt gemeten met behulp van een verscheidenheid aan complexe wiskundige formules.

Instrumenten die Josephson -juncties bevatten, gebruiken het Josephson -effect om precieze dimensionale metingen te maken, elektromagnetische signalen te versterken, en het versterken van elektromagnetische signalen enRijd snelle computers.Een Josephson Tunnel Junction schakelt sneller aan dan elke andere halfgeleiderschakelaar.Een dergelijk systeem kan werken op directe stroom- of magnetronfrequenties, zodat supergeleiders kunnen worden gebruikt in veel verschillende metrologie- en computertoepassingen.