эффект Джозефсонаэффект
В 1962 году британский физик Брайан Джозефсон, тогда аспирант, теоретически предсказал, что через контакт сверхпроводник–изолятор–сверхпроводник пойдёт ток, даже если напряжение равно нулю. Стационарный эффект: ток I = I_c sin φ, где I_c — критический ток, φ — разность фаз параметров порядка. Нестационарный эффект: при постоянном напряжении V фаза меняется со скоростью dφ/dt = 2eV/ħ, что даёт переменный ток с частотой 483.6 ГГц на милливольт. Это прямое проявление квантовой когерентности макроскопического сверхпроводящего состояния.
Как работает
Самый известный прибор на эффекте Джозефсона — СКВИД (Сверхпроводящий Квантовый Интерферометр), способный улавливать магнитные поля в сто миллиардов раз слабее земного. Его применяют в медицинской магнитоэнцефалографии.
💡 С помощью эффекта Джозефсона учёные построили эталоны вольта с точностью до 10⁻¹⁰, связав электрическое напряжение исключительно с фундаментальными константами e и h.
I = I_c \sin \varphi
I — ток через контакт, I_c — критический ток (максимальный сверхток, зависящий от материала и температуры), φ = θ₂ - θ₁ — разность фаз сверхпроводящих параметров порядка в двух берегах контакта (безразмерна).
\frac{d\varphi}{dt} = \frac{2e}{\hbar} V
φ — разность фаз (безразмерна), t — время, V — постоянное напряжение на переходе, e — элементарный заряд (e ≈ 1.602×10⁻¹⁹ Кл), ħ — редуцированная постоянная Планка (ħ ≈ 1.0546×10⁻³⁴ Дж·с). Коэффициент 2e/ħ ≈ 3.038×10⁹ с⁻¹/В.