Web Analytics Made Easy - Statcounter

[HOME PAGE] [STORES] [CLASSICISTRANIERI.COM] [FOTO] [YOUTUBE CHANNEL]

Efecte Josephson - Viquip??dia

Efecte Josephson

De Viquip??dia

L'efecte Josephson es manifesta per mitj?? de l'aparici?? d'un corrent entre dos superconductors separats per una capa d'un mitj?? a??llant o met??l??lic no superconductor. En el primer cas es parla d'Enlla?? Josephson S-A-S (superconductor-a??llant-superconductor) i en el segon cas d'enlla?? S-M-S (superconductor-metall-superconductor). Tot i que els parells de Cooper no poden existir en un a??llant o un metall no superconductor, si la capa que separa els dos superconductors ??s prou prima, els parells de Cooper de la teoria BCS poden travessar la barrera per efecte t??nel i conservar la seva coher??ncia de fase. ??s la persist??ncia d'aquesta coher??ncia de fase el que d??na lloc a l'efecte Josephson.


Taula de continguts

[edita] L'efecte

Les equacions b??siques que governen la din??mica de l'efecte Josephson s??n:

U(t) = \frac{h}{2 e} \frac{\partial \phi}{\partial t} (equaci?? de l'evoluci?? de la fase superconductora)
\frac{}{} I(t) = I_c \sin (\phi (t)) (relaci?? Josephson corrent-fase)

on \displaystyle U(t) i \displaystyle I(t) s??n el voltatge i el corrent a trav??s de les unions Josephson, \displaystyle\phi (t) ??s la difer??ncia de fase entre les funcions d'ona en dos superconductors inclosa la uni??, i \displaystyle I_c ??s una constant, el corrent cr??tic de la uni??. El corrent cr??tic ??s un par??metre important del dispositiu que por ser afectat per la temperatura i per un camp magn??tic. La constant f??sica \frac{h}{2 e} ??s el qu??ntum de flux magn??tic, i la seva inversa ??s la constant de Josephson.

Es diferencien tres tipus d'efectes Josephson principals, l'efecte Josephson continu, l'efecte Josephson altern i l'efecte Josephson altern invers. Aquest efectes havien estat predits per Brian David Josephson el 1962 a partir de la teoria BCS. Aquests treballs li van valdre el premi Nobel de f??sica el 1973 (juntament amb Leo Esaki i Ivar Giaever).


[edita] Efecte Josephson continu

L'efecte Josephson continu s'obt?? quan s'aplica un camp magn??tic a una uni?? Josephson. El camp magn??tic produeix un desfase entre els parells de Cooper que travessen la uni?? de manera an??loga a l'efecte Aharonov-Bohm. Aquest desfase pot produir interfer??ncies destructives entre els parells de Cooper, aix?? comporta una reducci?? del corrent m??xim que pot travessar la uni??. Si ?? ??s el flux magn??tic a trav??s de la uni??, tindrem la relaci??:

I_s^{max}= I_c \frac{\sin \frac{\pi \Phi}{\Phi_0}}{\frac{\pi \Phi}{\Phi_0}}

L'efecte Josephson continu ??s aprofitat als magnet??metres SQUID (Superconducting Quantum Inteference Device) per mesurar els camps magn??tics.


[edita] Efecte Josephson altern

A causa de l'efecte t??nel dels parells de Cooper, el corrent superconductor a trav??s de la barrera que separa els superconductors ??s:

Is = Icsin(??1 ??? ??2)

on Ic ??s un corrent caracter??stic de la uni?? i ??1,2 s??n les fases superconductores dels dos superconductors.

D'altra banda, la fase superconductora essent can??nicament relacionada amb el nombre de part??cules, obeeix a l'equaci?? del moviment:

\hbar \frac{d (\phi_1-\phi_2)}{dt} = 2 e (V_1-V_2)

on e ??s la c??rrega de l'electr??, i V1 ??? V2 ??s la difer??ncia de potencial existent entre els dos superconductors.

Resulta que : I(t)=I_c \sin \left(\frac{2e}{\hbar} (V_1 -V_2) t +\varphi_0\right)

Altrament dit, l'aplicaci?? d'una difer??ncia de potencial comporta oscil??lacions del corrent superconductor a una freq????ncia \frac{2 e}{h} (V_1-V_2). El que significa que una uni?? Josephson pot actuar com un convertidor voltatge???freq????ncia perfecte. Aix?? l'efecte Josephson altern proporciona un mitj?? per mesurar la relaci?? e / h.

[edita] Efecte Efecte Josephson altern invers

Si la fase pren la forma \displaystyle \phi (t) = \phi_0 + n \omega t + a \sin( \omega t), el voltatge i el corrent seran:

U(t) = \frac{h}{2 e} \omega ( n + a \cos( \omega t) ), \ \ \ I(t) = I_c \sum_{m = -\infty}^{\infty} J_n (a) \sin (\phi_0 + (n + m) \omega t)

El components de corrent continu seran U = n \frac{h}{2 e} \omega, \ \ \ I(t) = I_c J_{-n} (a) \sin \phi_0

??s a dir, per diferents voltatges de corrent continu, la uni?? pot transportar corrent i actua com un convertidor freq????ncia???voltatge perfecte.

[edita] Vegeu tamb??

[edita] Refer??ncies