Hva er Josephson -effekten?

Josephson -effekten er passering av sammenkoblede elektroner gjennom en tynn, isolerende dielektrisk barriere plassert mellom to superledere. Et Cooper -par elektroner passerer gjennom isolasjonslaget via en tunneleffekt. Det er ingen spenningsfall mens strømmen holder seg under et spesifikt nivå, som er kjent som den kritiske strømmen. Under konstante, positive spenninger opprettholdes vekslende strømmer så vel som direkte strømmer fra passering av elektroner. Effekten ble spådd ved teori på begynnelsen av 1960 -tallet av Brian D. Josephson, og brukes til å ta målinger av svært lave temperaturer og i Josephson Junction Circuits som raskt kan bytte signaler for å lagre data.

elektroner passerer gjennom en isolasjonsfilm som er mikroskopisk tynn. Josephson -effekten kan kontrolleres ved å bruke et magnetfelt som reduserer styrken til en superstrøm over barrieren. Magnetfelt er blokkert fra å komme inn i interiøret i Josephson -krysset med brøkvortices. Nåværende styrke stiger og faller på forskjellige punkter mens feltstyrken intensiveres, noe som gjør at signalpassasje og bytter kan kontrolleres.

Når superlederne blir utsatt for likestrøm, føres elektronpar gjennom en barriere når elektromagnetiske bølger frigjøres, noe som resulterer i produksjon av små mengder lys i stedet for varme. Josephson -effekten kan også brukes på radioelektronikk som brukes i ekstremt kalde forhold, fordi et Josephson -kryss kan fungere som en elektromagnetisk svingningssensor. Kretser basert på dette krysset kan også lagre data, og kan produseres til trange mellomrom fordi de er så effektive, så bruk i datamaskiner er mulig.

Josephson -effekten oppstår ved svært lave temperaturer, og er mest effektiv ved temperaturer nær null grader Kelvin (ca. -460 & Deg: F). Systemer som bruker denne effekten kan være løstkoblet for å måle magnetfelt. De kan også generere lave strømnivåer som en del av generatorer som kan utformes for å byttes over mange frekvenser. Hvordan Josephson -effekten brukes avhenger av en ingeniør kunnskap om kvantefysikk, og den måles ved å bruke en rekke komplekse matematiske formler.

Instrumenter som inneholder Josephson -kryss bruker Josephson -effekten for å lage presise dimensjonale målinger, forsterke elektromagnetiske signaler og drive raske datamaskiner. En Josephson Tunnel Junction bytter signaler raskere enn noen annen halvlederbryter. Et slikt system kan fungere ved likestrøm eller mikrobølgefrekvenser, slik at superledere kan brukes i mange forskjellige metrologiske og databehandlingsapplikasjoner.