Efectul Josephson

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare

Efectul Josephson este un efect fizic care se manifestă prin apariția unui curent electric, prin efectul tunel, între doi supraconductori separați. Fizicianul britanic Brian David Josephson a prezis acest efect în 1962[1] Un an mai târziu Anderson și Rowell au demostrat pentru prima dată experimental efectul[2]. Această descoperire i-a adus lui Josephson Premiul Nobel pentru fizică în 1973 (înpreună cu Leo Esaki și Ivar Giaever).

O joncţiune Josephson.

Descriere[modificare | modificare sursă]

Curentul electric în supraconductori nu este produs prin mișcarea unori electroni simpli ca în cazul normal, ci mișcarea unori perechi de electroni, numiți perechi Cooper

Când cei doi supraconductori sunt separați printr-un strat din material izolant sau matal nesupraconductor de câțva nanometri grosime, perechile Cooper pot traversa bariera prin efect tunel, un efect caracteristic al mecanicii cuantice.

Chiar dacă perechile Cooper nu pot exista într-un izolator sau un metal nesupraconductor, când stratul ce separă cei doi supraconductori este suficient de subțire, ei îl pot traversa.

Ecuațiile de bază [3] care descriu dinamica efectului Josephson sunt:

U(t) = \frac{\hbar}{2 e} \frac{\partial \phi}{\partial t}
\frac{}{} I(t) = I_c \sin (\phi (t))

unde U(t) și I(t) sunt tensiunea și curentul unei joncțiuni Josephson, \phi (t) este diferența de fază dintre funcțiile de undă ale celori doi supraconductori ce formează joncțiunea, și I_c este o constantă, curentul critic al joncțiunii. Curentul critic este un parametru experimental important al dispozitivului, care poate varia atât cu temperatura cât și cu câmpul magnetic aplicat. Constanta fizică, \begin{matrix} \frac{h}{2 e} \end{matrix} este o cuantă de flux magnetic, iar inversul ei este constanta lui Josephson.

Se pot distinge două tipuri de efecte Josephson, efectul Josephson în curent continu (în engleză D.C. Josephson effect) și efectul Josephson în curent alternativ (în engleză A.C. Josephson effect).

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ B. D. Josephson. Phys. Lett. 1962; 1 251.
  2. ^ P.W. Anderson e J. M. Rowell Phys. Rev. Lett. 1963; 10 230.
  3. ^ Barone A, Paterno G. Physics and Applications of the Josephson Effect. New York: John Wiley & Sons; 1982.


Vezi și[modificare | modificare sursă]