Hvad er Josephson-effekten?
Josephson-effekten er passage af parrede elektroner gennem en tynd, isolerende dielektrisk barriere placeret mellem to superledere. Et samvirkende par elektroner passerer gennem det isolerende lag via en tunneleffekt. Der er intet spændingsfald, mens strømmen forbliver under et specifikt niveau, der er kendt som den kritiske strøm. Under konstante, positive spændinger opretholdes vekselstrømme såvel som direkte strømme fra passage af elektroner. Effekten blev forudsagt af teori i begyndelsen af 1960'erne af Brian D. Josephson, og bruges til at udføre målinger af meget lave temperaturer og i Josephson-forbindelseskredsløb, der hurtigt kan skifte signaler til lagring af data.
Elektroner passerer gennem en isolerende film, der er mikroskopisk tynd. Josephson-effekten kan styres ved at anvende et magnetfelt, der reducerer styrken af en superstrøm på tværs af barrieren. Magnetiske felter er blokeret fra at komme ind i det indre af Josephson-krydset med fraktionerede virvler. Nuværende styrke stiger og falder på forskellige punkter, mens feltstyrken intensiveres, hvilket muliggør styring af signalpassage og switching.
Når superledere udsættes for jævnstrøm, ledes elektronpar gennem en barriere, når der frigøres elektromagnetiske bølger, hvilket resulterer i produktion af små mængder lys i stedet for varme. Josephson-effekten kan også anvendes på radioelektronik, der bruges under ekstremt kolde forhold, fordi et Josephson-kryds kan fungere som en elektromagnetisk svingningsføler. Kredsløb baseret på dette kryds kan også gemme data og kan fremstilles i trange rum, fordi de er så effektive, så brug i computere er mulig.
Josephson-effekten optræder ved meget lave temperaturer og er mest effektiv ved temperaturer tæt på nul grader Kelvin (ca. -460 °: F). Systemer, der bruger denne effekt, kan løst forbindes til måling af magnetfelter. De kan også generere lave niveauer af effekt som en del af generatorer, der kan designes til at skiftes over mange frekvenser. Hvordan Josephson-effekten bruges afhænger af en ingeniørs viden om kvantefysik, og den måles ved hjælp af en række komplekse matematiske formler.
Instrumenter, der inkorporerer Josephson-kryds, bruger Josephson Effect til at foretage præcise dimensionelle målinger, forstærke elektromagnetiske signaler og drive hurtige computere. Et Josephson-tunnelkryds skifter signaler hurtigere end nogen anden halvlederkontakt. Et sådant system kan fungere ved jævnstrøms- eller mikrobølgefrekvenser, så superledere kan bruges i mange forskellige metrologi- og computerapplikationer.