Здравствуйте уважаемые подписчики и гости моего канала! Мы продолжаем изучать удивительный мир Физики и сегодня я хочу рассказать об Эффекте Джозефсона, а также о том в каких областях его (эффект) активно применяют. Итак, давайте начнем.

Что такое эффект Джозефсона и где его применяют

Суть эффекта Джозефсона

Согласно эффекту Джозефсона, электрический ток вполне может переходить через сверхтонкую пластину изолятора, которая расположена между сверхпроводниками. При этом пара подобных контактов способна с крайне высокой точностью измерять интенсивность магнитного поля.

Что такое эффект Джозефсона и где его применяют

Итак, если рассмотреть теорию сверхпроводимости Бардина-Купера-Шриффера, то там можно найти объяснение по какой причине при экстремально низких температурах электрическое сопротивление некоторых материалов снижается почти до нулевой отметки. В результате чего ток в таких охлажденных веществах способен перемещаться без потерь продолжительное время.

За основу данного механизма принято спаривание электронов по Куперу, согласно которому спаренные электроны, у которых спины направлены противоположно друг к другу, перестают ощущать хоть какое-либо сопротивление от проводящей среды.

В 1962 г. студент-старшекурсник Брайан Джозефсон выдвинул идею:

"Если взять два сверхпроводника и соединить их через прослойку диэлектрика толщиной всего в пару атомов, то подобный «сендвич» будет проявлять свойства единой системы."

Что такое эффект Джозефсона и где его применяют

И по его теории, согласно принципам квантовой механики, куперовские пары станут беспрепятственно проходить барьер из диэлектрика даже без внешнего источника напряжения.

Теория наличия подобного рода тока была впоследствии подтверждена экспериментальным путем, и впоследствии такой эффект и стал именоваться стационарный Эффект Джозефсона.

А вот при приложении постоянного напряжения к сверхпроводникам, согласно квантовой механике, куперовские пары электронов станут курсировать сквозь переход сначала в одну сторону, а затем в противоположную.

В результате таких перемещений зарождается переменный ток, частота которого будет расти по мере того, как будет увеличиваться подаваемое напряжение на сверхпроводники.

Что такое эффект Джозефсона и где его применяют

Данный же эффект стал именоваться нестационарный эффект Джозефсона. А так как частоту успешно измеряют с очень высокой точностью, такой эффект нашел применение для высокоточной калибровки напряжений.

Где используют данный эффект

Эффект Джозефсона нашел активное использование в специальном устройстве, именуемом сверхпроводниковый квантовый интерферометр (по-другому его еще именуют СКВИД SQUID – Superconducting Quantum Interference Device).

Который конструктивно представляет собой сверхпроводящий контур с двумя переходами Джозефсона.

Что такое эффект Джозефсона и где его применяют

При этом в зависимости от внешнего электромагнитного поля ток в цепи прибора изменяется от полного нуля (когда протекающие токи с двух переходов взаимоуничтожаются) до определенного максимального значения (токи с двух переходов текут в одинаковом направлении и тем самым складываются).

Что такое эффект Джозефсона и где его применяют

Данный прибор - это наиболее точный из ныне существующих проборов для определения параметров магнитных полей. Используется в приборах, регистрирующих землетрясения, медицинских аппаратах и т. п.

Вот такой он удивительный и крайне полезный эффект Джозефсона. Вам понравился материал? Тогда обязательно ставим лайк и подписываемся. Так же в комментариях напишите, про что вы бы хотели еще узнать из следующих публикаций.

Заходите на мой сайт, там тоже много интересного.