efecto Josephsonefecto
En 1962, el físico británico Brian Josephson, entonces estudiante de doctorado, predijo teóricamente que a través de un contacto superconductor-aislante-superconductor fluiría corriente incluso con voltaje nulo. Efecto estacionario: corriente I = I_c sin φ, donde I_c es la corriente crítica y φ la diferencia de fase de los parámetros de orden. Efecto no estacionario: con un voltaje constante V, la fase varía a razón dφ/dt = 2eV/ħ, lo que genera una corriente alterna de frecuencia 483.6 GHz por milivoltio. Es una manifestación directa de la coherencia cuántica del estado superconductor macroscópico.
How it works
El dispositivo más conocido basado en el efecto Josephson es el SQUID (Superconducting Quantum Interferometer), capaz de detectar campos magnéticos cien mil millones de veces más débiles que el terrestre. Se emplea en magnetoencefalografía médica.
💡 Gracias al efecto Josephson, los científicos han construido patrones de voltio con una precisión de 10⁻¹⁰, vinculando la tensión eléctrica exclusivamente a las constantes fundamentales e y h.
I = I_c \sin \varphi
I — corriente a través del contacto, I_c — corriente crítica (supercorriente máxima, que depende del material y la temperatura), φ = θ₂ - θ₁ — diferencia de fase de los parámetros de orden superconductores en ambos lados del contacto (adimensional).
\frac{d\varphi}{dt} = \frac{2e}{\hbar} V
φ — diferencia de fase (adimensional), t — tiempo, V — voltaje constante en la unión, e — carga elemental (e ≈ 1.602×10⁻¹⁹ C), ħ — constante de Planck reducida (ħ ≈ 1.0546×10⁻³⁴ J·s). El factor 2e/ħ ≈ 3.038×10⁹ s⁻¹/V.