Josephson-effekt

Josephson-effekt forekommer fx i en struktur bestående af to superledere adskilt af et 2-5 nm isolerende lag. En strøm op til en kritisk størrelse Ic kan flyde gennem isolatoren uden en spændingsforskel. Påtrykkes en spændingsforskel U, flyder en vekselstrøm med frekvensen f = 2eU/h. Påtrykkes et magnetfelt, moduleres den kritiske strøm Ic, således at strømmen har nulpunkter, når den magnetiske flux gennem det isolerende lag er et helt antal fluxkvanter, Φ0 = h/2e. Dette kan anvendes til at måle magnetfeltet.

.

Josephson-effekt, (efter Brian David Josephson, som i 1962 teoretisk forudsagde effekten), kvantemekanisk effekt, som bl.a. indebærer, at en elektrisk strøm kan løbe uden spændingsforskel mellem to superledende metaller, selvom de er adskilt af et tyndt isolerende lag.

Strømmen skyldes, at Cooper-par (superledende ladningsbærere, der består af elektronpar) pga. tunneleffekten kan passere det isolerende lag.

Josephson-effekten giver sig udslag i, (1) at en elektrisk jævnstrøm med maksimal størrelse Ic kan passere det isolerende lag, selvom der ikke er en spændingsforskel mellem de to superledende metaller; (2) at en påtrykt jævnspænding U mellem metallerne vil inducere en vekselstrøm med en frekvens f = 2eU/h, hvor e er elektronens ladning, og h er Plancks konstant; (3) at en påtrykt vekselstrøm kan inducere jævnspændingstilstande med U = nfh/2e, hvor n er et helt tal.

Størrelsen 2e/h kaldes Josephson-konstanten KJ og har værdien 483,6 GHz/mV. Strømme og spændinger måles i mikroampere og mikrovolt, og frekvensen f ligger i området 109-1012 Hz.

Josephson-effekten kan udnyttes til måling af meget svage mikrobølgesignaler (fx fra rummet), som spændingsnormal (se volt) og til måling af ekstremt svage magnetfelter. En sådan superledende detektor, kaldet en SQUID, anvendes bl.a. ved geologisk prospektering og til måling af magnetfelter fra den menneskelige hjerne.

Se også Brian David Josephson og kvantemekanik.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig