Vad är Josephson -effekten?

Josephson -effekten är passagen av parade elektroner genom en tunn, isolerande dielektrisk barriär placerad mellan två superledare. Ett kooperpar av elektroner passerar genom det isolerande skiktet via en tunneleffekt. Det finns ingen spänningsfall medan strömmen förblir under en specifik nivå, som kallas den kritiska strömmen. Under konstant, positiva spänningar upprätthålls växelströmmar såväl som direkta strömmar från passagen av elektroner. Effekten förutsades av teorin i början av 1960 -talet av Brian D. Josephson och används för att ta mätningar av mycket låga temperaturer och i Josephson -korsningskretsar som snabbt kan byta signaler för att lagra data.

elektroner passerar genom en isolerande film som är mikroskopiskt tunna. Josephson -effekten kan styras genom att applicera ett magnetfält som minskar styrkan hos en superström över barriären. Magnetfält är blockerade från att komma in i det inre av Josephson -korsningen med fraktionerad vortices. Nuvarande styrka stiger och faller på olika punkter medan fältstyrkan intensifieras, vilket möjliggör signalpassage och omkoppling kan kontrolleras.

När superledarna utsätts för likström, passeras elektronpar genom en barriär när elektromagnetiska vågor frigörs, vilket resulterar i produktion av små mängder ljus istället för värme. Josephson -effekten kan också appliceras på radioelektronik som används under extremt kalla förhållanden, eftersom en Josephson -korsning kan fungera som en elektromagnetisk oscillationssensor. Kretsar baserade på denna korsning kan också lagra data och kan tillverkas i trånga utrymmen eftersom de är så effektiva, så användningen i datorer är möjlig.

Josephson -effekten sker vid mycket låga temperaturer och är mest effektiv vid temperaturer nära nollgrader Kelvin (cirka -460 & grader: F). System som använder denna effekt kan vara löstAnslutna för att mäta magnetfält. De kan också generera låga kraftnivåer som en del av generatorer som kan utformas för att växlas över många frekvenser. Hur Josephson -effekten används beror på en ingenjörs kunskap om kvantfysik, och den mäts genom att använda en mängd komplexa matematiska formler.

Instrument som innehåller Josephson -korsningar använder Josephson -effekten för att göra exakta dimensionella mätningar, förstärka elektromagnetiska signaler och driva snabba datorer. En Josephson Tunnel Junction växlar signaler snabbare än någon annan halvledaromkopplare. Ett sådant system kan fungera vid likström eller mikrovågsfrekvenser, så att superledare kan användas i många olika metrologier och datorapplikationer.