Qual è l'effetto Josephson?
L'effetto Josephson è il passaggio di elettroni accoppiati attraverso una barriera dielettrica sottile e isolante posizionata tra due superconduttori. Una coppia di elettroni Cooper passa attraverso lo strato isolante attraverso un effetto di tunneling. Non esiste un calo di tensione mentre la corrente rimane al di sotto di un livello specifico, noto come corrente critica. In costante, tensioni positive, vengono mantenute correnti alternanti e correnti dirette dal passaggio degli elettroni. L'effetto è stato previsto dalla teoria nei primi anni '60 da Brian D. Josephson, ed è usato per prendere misurazioni a temperature molto basse e nei circuiti di giunzione di Josephson che possono cambiare rapidamente i segnali per archiviare i dati.
gli elettroni passano attraverso un film isolante che è microscopicamente sottile. L'effetto Josephson può essere controllato applicando un campo magnetico che riduce la forza di una supercorrente attraverso la barriera. I campi magnetici sono bloccati dall'entrare nell'interno della giunzione di Josephson mediante vortice frazionariaS. La resistenza di corrente aumenta e diminuisce in punti diversi mentre la potenza del campo è intensificata, consentendo il controllo del passaggio del segnale e la commutazione.
Quando i superconduttori sono esposti alla corrente continua, le coppie di elettroni vengono passate attraverso una barriera quando vengono rilasciate le onde elettromagnetiche, il che si traduce nella produzione di piccole quantità di luce anziché al calore. L'effetto Josephson può anche essere applicato all'elettronica radio utilizzata in condizioni estremamente fredde, poiché una giunzione di Josephson può funzionare come un sensore di oscillazione elettromagnetica. I circuiti basati su questa giunzione possono anche archiviare i dati e possono essere fabbricati in spazi ristretti perché sono così efficienti, quindi è possibile utilizzare nei computer.
L'effetto Josephson si verifica a temperature molto basse ed è più efficiente a temperature vicino a zero gradi Kelvin (circa -460 e deg: f). I sistemi che usano questo effetto possono essere liberamentecollegato per misurare i campi magnetici. Possono anche generare bassi livelli di potenza come parte di generatori che possono essere progettati per essere cambiati su molte frequenze. Il modo in cui viene utilizzato l'effetto Josephson dipende dalla conoscenza di un ingegnere della fisica quantistica ed è misurato usando una varietà di formule matematiche complesse.
Strumenti che incorporano le giunzioni di Josephson usano l'effetto Josephson per effettuare misurazioni dimensionali precise, amplificare segnali elettromagnetici e guidare computer veloci. Un interruttore di giunzione tunnel di Josephson segnala più velocemente di qualsiasi altro interruttore a semiconduttore. Tale sistema può funzionare con frequenze a corrente continua o a microonde, quindi i superconduttori possono essere utilizzati in molte diverse applicazioni di metrologia e calcolo.