ДЖО́ЗЕФСОНА ЭФФЕ́КТ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
ДЖО́ЗЕФСОНА ЭФФЕ́КТ, протекание сверхпроводящего тока в системах, состоящих из двух сверхпроводников (обычно в виде тонких плёнок), разделённых тонкой прослойкой из диэлектрика, полупроводника или металла в нормальном (несверхпроводящем) состоянии. Д. э. наблюдается и в том случае, когда сверхпроводники соединены тонкой перемычкой (мостиком или точечным контактом). В таких системах оказывается возможным прохождение не только обычных электронов проводимости, но и куперовских электронных пар. Существование Д. э. связано с тем, что в результате прохождения через контакт электронная пара не разрушается, а попадает в сверхпроводящий бозе-конденсат второго сверхпроводника. Д. э. теоретически предсказан Б. Джозефсоном (1962).
Движение заряженных частиц регистрируется как протекание через контакт электрич. тока. В случае т. н. стационарного Д. э. разность потенциалов между сверхпроводниками (т. н. берегами перехода) равна нулю, и электрич. ток бездиссипативен. Стационарный Д. э. реализуется при малых токах, меньших, чем характеризующий контакт ток Ij (критич. джозефсоновский ток), который уступает по величине критич. току сверхпроводимости Ic берегов перехода. При токах, превышающих Ij, на переходе возникает разность потенциалов U, но возможность для существования Д. э. сохраняется (нестационарный Д. э.). В случае нестационарного Д. э. при прохождении сверхпроводящих электронов через прослойку каждая электронная пара изменяет свою энергию на ΔE=2eU, где e – заряд электрона. В этом процессе в переходе генерируется переменный ток, частота ω которого и напряжение U на переходе связаны соотношением: ω/U=2e/ℏ (ℏ – постоянная Планка).
Теоретич. анализ Д. э. и эксперим. результаты показывают, что из-за джозефсоновского прохождения электронных пар фазы сверхпроводящих волновых функций берегов перехода оказываются скоррелированными, т. е. Д. э. подтверждает осн. концепцию совр. теории сверхпроводимости – наличие единой волновой функции и фазовой когерентности спаренных электронов в сверхпроводящем состоянии.
Д. э. лежит в основе большого числа разработанных приборов и устройств: сверхпроводящих квантовых интерферометров (см. СКВИД-магнитометр), разнообразных генераторов, детекторов, смесителей и усилителей гига- и терагерцевого диапазонов. На основе Д. э. современными методами измерено отношение 2e/ℏ≈ 4,83594000·1014 Гц/В с погрешностью 2·10–8.