Qual é o efeito Josephson?
O efeito Josephson é a passagem de elétrons emparelhados através de uma barreira dielétrica fina e isolante, colocada entre dois supercondutores. Um par de elétrons Cooper passa pela camada isolante por meio de um efeito de tunelamento. Não há queda de tensão enquanto a corrente permanece abaixo de um nível específico, conhecido como corrente crítica. Sob tensões positivas constantes, são mantidas correntes alternadas e correntes diretas da passagem de elétrons. O efeito foi previsto pela teoria no início dos anos 1960 por Brian D. Josephson e é usado para fazer medições de temperaturas muito baixas e nos circuitos de junção de Josephson que podem alternar rapidamente os sinais para armazenar dados. O efeito Josephson pode ser controlado aplicando um campo magnético que reduz a força de uma supercorrente na barreira. Os campos magnéticos estão impedidos de entrar no interior da junção Josephson por vórtice fracionários. A força atual aumenta e cai em pontos diferentes, enquanto a força do campo é intensificada, permitindo que a passagem e a comutação do sinal sejam controladas.
Quando os supercondutores são expostos à corrente direta, os pares de elétrons são passados por uma barreira à medida que as ondas eletromagnéticas são liberadas, o que resulta na produção de pequenas quantidades de luz em vez de calor. O efeito Josephson também pode ser aplicado a eletrônicos de rádio usados em condições extremamente frias, porque uma junção de Josephson pode funcionar como um sensor de oscilação eletromagnética. Os circuitos baseados nessa junção também podem armazenar dados e podem ser fabricados em espaços apertados porque são muito eficientes; portanto, é possível usar computadores.
O efeito Josephson ocorre a temperaturas muito baixas e é mais eficiente em temperaturas próximas a zero graus Kelvin (cerca de -460 e graus: F). Sistemas que usam esse efeito podem ser vagamenteconectado para medir campos magnéticos. Eles também podem gerar baixos níveis de potência como parte dos geradores que podem ser projetados para serem alterados em muitas frequências. Como o efeito Josephson é usado depende do conhecimento de um engenheiro de física quântica e é medido usando uma variedade de fórmulas matemáticas complexas.
Os instrumentos que incorporam junções de Josephson usam o efeito Josephson para fazer medições dimensionais precisas, amplificar sinais eletromagnéticos e acionar computadores rápidos. Um Josephson Tunnel Junction interrompe os sinais mais rapidamente do que qualquer outro interruptor de semicondutores. Esse sistema pode operar em frequências de corrente direta ou microondas, para que os supercondutores possam ser usados em muitas aplicações diferentes de metrologia e computação.