Джозефсон

Определять восприимчивость в широком диапазоне температур, вплоть до температуры жидкого гелия удобно также с помощью магнетометра [21]. Изменение индуктивности катушки при введении в нее образца можно связать с восприимчивостью последнего. В работах [22, 23] описано определение восприимчивости с использованием обычного моста индуктивности. Описан также исключительно чувствительный сверхпроводящий квантовый магнетометр с элементом Джозефсона [24]. [c.156]

В макроскопическом образце сверхпроводника за счет мощного взаимного влияния электронных пар устанавливается одна фаза (см. гл. V, 3). Разрезав сверхпроводник на две части и отодвинув их, например, на 1 мм, можно получить разные фазы, поскольку взаимное влияние их устраняется (размер куперовской пары С 1 мм). Следовательно, цепь разорвана, ток в цепи отсутствует (рис. 212, а). Но если сдвинуть куски сверхпроводника на 10—20 А (расстояние, меньшее о). то между ними возможен обмен в силу обычных волновых свойств электрона. А раз уж электронные пары перекочевывают из одного куска в другой, барьер между ними не должен оказывать электрического сопротивления, т. е. быть сверхпроводящим. Это подметил английский физик Джозефсон (1962 г.). Рассматривая свойства туннельного контакта (рис. 212, б, в) между двумя сверхпроводниками, он пришел к открытию двух следующих эффектов. [c.529]

В 1965 г. в Харьковском физико-техническом институте низких температур удалось впервые непосредственно зарегистрировать электромагнитное излучение, генерируемое переходом Джозефсона на частоте около 10 ГГц (к == 3 см). Мощность излучения [c.530]

Экспериментальная установка для проверки эффекта Джозефсона (рис. 213, а) внешне не представляет собой ничего особенного, но тем не менее является истин-д ным произведением инже- [c.530]

Барьер Джозефсона (рис. 213, б) состоит из двух сверхпроводящих пленок (чаще всего это олово и свинец), нанесенных на подложку (обычно стеклянную). Пленки, толщина которых составляет несколько тысяч ангстрем, наносят путем осаждения в вакууме порядка 10 мм рт. ст. После нанесения первой пленки ее в течение нескольких минут подвергают воздействию атмосферного воздуха для образования на ней изолирующего оксидного слоя толщиной 10—20 А. Затем поверх этого слоя напыляют вторую пленку. Связь между сверхпроводниками осуществляется в результате квантовомеханического туннельного перехода электронных пар через изолирующий барьер. [c.530]

Эффекты Джозефсона можно использовать не только для генерации, [c.531]

СВЧ излучения. Успешно исполь- зуют соотношение частот Джозефсона й(о = 2еУ для определения отношения мировых постоянных е/й с существенно более высокой степенью точности, чем это было сделано до сих пор. Полученная точность в 0,006% лимитировалась ошибками в измерении постоянного напряжения ( 5 нВ), в то время как в измерении частоты еще имелся запас точности. [c.531]

Рис. 213. Схема установки (а) и барьера (б) для проверки эффекта Джозефсона

I — вакуум-насос 2 — волновод 3 — электровводы 4 — сосуд Дьюара с жидким азотом 5 — сосуд Дьюара с жидким гелием 6 — барьер Джозефсона 7 — олово в — окисел 9 — свинец [c.531]

Предсказание квантовых эффектов при протекании тока через туннельный барьер (эффек ты Джозефсона) [c.779]

Измерительные приборы хранят меру физической величины, с которой и сравнивается измеряемое ее значение. При этом приходится часто поверять эту меру с эталонной (образцовой), чтобы убедиться в правильности и единстве выполняемых измерений. Отметим, что большинство первичных эталонов не только хранят, но и воспроизводят единицу физической величины. С ростом требований к точности измерений все чаще возникает вопрос а нельзя ли меру не только хранить, а при любом измерении воспроизводить. При этом отпадает необходимость поверять соответствующее средство измерений (остается, конечно, операция проверки работоспособности). Для реализации свойства воспроизводимости в приборы должны быть встроены вечные меры , не меняющие своих качеств в зависимости от условий и времени проведения измерений. Подобные вечные меры могут быть созданы на основе ряда физических природных констант, явлений и эффектов. Так, все чаще разработчики радиоизмерительных приборов обращаются к эффекту Джозефсона, применение которого в следующие 5—10 лет, очевидно, найдет достаточно широкую практическую реализацию во многих видах техники. Вычислительная техника, магнитометрия, СВЧ микроэлектроника, измерения электрических и теплотехнических физических величин и другие — это немногие из возможных сфер применений на практике эффекта Джозефсона [8]. Как и во многих других случаях, измерительная техника несколько раньше соприкоснулась с данным эффектом и это заслуживает того, чтобы кратко изложить его сущность и возможности. [c.36]

Сам по себе эффект квантования магнитного потока из-за малости Фо практически может быть обнаружен на сверхпроводниках с очень малыми отверстиями (диаметр кольца около 0,01 мм). Но следствием этого являются эффекты в так называемых слабосвязанных сверхпроводниках. Если два проводника (в нормальном состоянии) разделены слоем изолятора (окисной пленкой одного из проводников толщиной 10 см), то из-за туннельного эффекта электроны переходят из одного металла в другой и между ними устанавливается равновесие,, а при приложении к ним разности потенциалов потечет электрический ток. Если туннельный контакт образуется между двумя сверхпроводниками, то возникают два явления, называемые эффектом Джозефсона. [c.37]

Первое из них (стационарный эффект Джозефсона) состоит в том, что при нулевой разности потенциалов через туннельный контакт может протекать малый сверхпроводящий постоянный ток. Второе (нестационарный эффект Джозефсона) возникает, если к образцу из двух сверхпроводников с туннельным контактом приложить постоянное напряжение и (например, путем изменения внешнего магнитного поля). В этом случае через контакт будет протекать переменный сверхпроводящий ток частотой со = 2е/Ли. Эффект протекания переменного тока, обратим если через туннельный контакт пропустить переменный ток частотой ю,. например путем облучения образца электромагнитным полем с частотой (о, то на контакте возникнет постоянное напряжение и=2е//гы. Погрешность линейности связи между частотой и напряжением равна 10 в экспериментах пока эта линейность оценена значением порядка 10 . [c.37]

На основе эффекта Джозефсона можно создавать многие виды измерительной техники эталоны (калибраторы) постоянного и переменного тока, высокочастотные генераторы, частотомеры с воспроизводимостью и долговременной стабильностью не хуже цезиевых и водородных стандартов частоты и др. На первых порах такие приборы будут чисто метрологическими, образцовыми или в ряде случаев даже эталонными. Позже их станут все чаще применять и как рабочие средства измерений. [c.39]

Поскольку величина к/е в настоящее время известна с погрешностью около то и размер единицы электрического сопротивления на холловском контакте воспроизводится с такой же погрешностью. Используя совместно эффекты Джозефсона и Холла, возможно получить вечные меры других производных единиц физических величин, связанных между собой различными уравнениями связи. [c.39]

Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона (физика и применение) Пер. с англ. — М. Мир, 1984. — 640 с. [c.232]

В 1962 году Джозефсон показал, что в системе сверхпровод-ник-диэлектрик-сверхпроводник , наряду с одночастичным тун- [c.308]

Теоретические исследования показывают возможность генерации излучений в диапазоне 10 —10 Гц за счет когерентных переходов в мембранных каналах между энергетическими уровнями, возникающими в электрическом поле мембранного потенциала. Ожидаемая мощность излучения 10 Вт/мг [40]. Также предполагается генерация электромагнитных волн частотой 10 1 Гц за счет эффекта Джозефсона у клеточных белков [70]. Несмотря на широкое н успешное применение методов регистрации биоэлектрической активности тканей и органов человека для прикладных задач медицины и биологии, механизмы генерации биопотенциалов и электромагнитных полей остаются пока до конца неясными. [c.41]

Явление квантования потока нашло практическое применение только после того, как на основе теории, разработанной Джозефсоном [c.150]

Типичные контакты Джозефсона в отсутствие сверхпроводимости имеют сопротивления порядка нескольких ом. С возникновением сверхпроводящего состояния при достаточно низкой температуре сопротивление исчезает и начинается туннелирование куперовских пар через барьер при нулевом напряжении на приборе. [c.151]

При стационарном эффекте Джозефсона разность потенциалов на переходе равна нулю и пары туннелируют без изменения энергии из одного сверхпроводника в другой Если же на переходе появляется разность потенциалов, то туннелирующая пара с зарядом 2е может перейти по другую сторону барьера лишь с поглощением (энергетический переход вверх — см. гл. VIII, 5) или испусканием (переход вниз) фотона. Закон сохранения энергии должен выполняться, и поэтому энергия кванта йсо = 2бУ, где V — падение напряжения на переходе. (рис. 212, в). Это — двухуровневая квантовая система с двумя дискретными уровнями (и предельно узкими), переходы вниз обязательно излучательные. [c.529]

Более поздние эксперименты показали, что в любую схему, предназначенную для широкого использования, необходимо включить оба типа ионизации. Эйлер, Джозефсон и Мирбэк [59] свели оба типа ионизации в одну общую схему. Более поздние вычисления были проведены Уоли [60] и Лэйдлером [61]. Уравнение для общей скорости реакции приняло вид [c.134]

Итак, специфика структуры и фазового превращё шя в материалах 1-2-3 позволяет сформулировать предположение [506], что в них двой-. никовая граница является гонким слоем даэлектрика, толщина которого сравнима (или превыщ т) с основным сверхпроводящим параметром — длиной когерентности (0). В таком случае при температурах, при которых стабильно высокотемпературное сверхпроводящее состояние матрицы тонкие слои двойниковых границ будут действовать кшк джозефсОнов-ские переходы [506]. [c.243]

Уравнения состояния в параметрической форме были предложены Джозефсоном [95] и Скофилдом [96]. Скофилду, Литстеру и Хо [97] принадлежит упрощенный вариант, так называемая линейная модель . Частным случаем ее являются уравнения (11.16), впервые полученные [c.152]

Геринг и Джозефсон [11] недавно показали, что весьма тонкие стереохимические факторы могут влиять на избирательную реакционную способность искаженных циклогексенильных систем. [c.65]

Практическое исполнение джозефсоновских контактов в зависимости от их назначения, электрофизических параметров и технических требований, может быть различным (рис. 1.4). К электрофизическим параметрам, в известной мере определяющим и конструктивное исполнение, относятся так называемые характерные параметры напряжение контакта Ик, частота fк, критический ток через контакт /кр, сопротивление контакта в нормальном состоянии Ля. Характерное напряжение Ик=/кр н определяет напряжение на контакте, однозначно связанное с характерной частотой через соотношение fк=Uк/Фo, т. е. частотные свойства джо-зефсоновского перехода. Для большинства сверхпроводников значения Ик ограничены несколькими милливольтами и это определяет верхнюю границу частоты приборов, использующих эффект Джозефсона, значением порядка 10 Гц. Во всех случаях, иллюстрируемых рис. 1.4, слабая связь между двумя металлическими конструкциями контакта образуется различными способами в случае туннельного контакта—слоем изолятора в случае мостиков постоянной (рис. 1.4,6) или переменной (рис. 1.4,в) толщины — за счет малой площади перехода (перемычка шириной около 1 мкм) в случае точечного контакта — за счет крайне малой площади соприкосновения иглы (рис. 1.4,а). [c.38]

Гетеродинная спектроскопия впервые была использована Бриджесом и Ченгом [261], которые стабилизовали два СОг-лазера по центрам различных колебательно-вращательных переходов СОг, Смешение частот осуществлялось в массивном кристалле ОаАз разностные биения в диапазоне от 50 до 80ГГц были измерены для 37 пар переходов с точностью выше 1 МГц, Точность полученных вращательных постоянных для соответствующих колебательных уровней в 25—200 раз превышала точность наклучших результатов, полученных ранее обычными спектроскопическими методами, Петерсен и др, [262] улучшили экспериментальный метод, сфокусировав два пучка излучения СОг-лазеров на переход Джозефсона и смешав их [c.307]

Кислотно-катализируемая рецемязация, изомеризация и кислородный обмен цис- и отракс-5-метил-2-циклогексенолов были изучены Герингом и Джозефсоном [121, 122]. В 35% растворах хлорной кислоты в водном ацетоне эти спирты подвергались одновременно рацемизации (аллильной изомеризации) и цис-транс-жзошетрша,-ции. Для каждого изомера скорость рацемизации в несколько раз больше скорости цмс-тракс-изомеризации. При использовании 180-меченых спиртов было показано, что рацемизация г мс-спирта протекает главным образом внутримолекулярно (т. е. происходит без обмена кислорода), тогда как взаимопревращения энантиомеров транс-спирта приводят к обмену кислорода. [c.430]

Необходимость учета квадратичного допплеровского сдвига в экспериментах по эффекту Мессбауэра была отмечена впервые Джозефсоном [68], обратившим внимание на важность учета различия температур излучателя и поглотителя в опытах по определению гравитационного сдвига энергии гамма-квантов типа опыта Паунда и Ребки [69]. Ход рассуждений Джозефсона весьма прост. С испусканием -кванта одно из ядер в решетке становится легче на величину = — (е /с ). Между тем его импульс в решетке при излучении кванта без отдачи не меняется. В результате кинетическая энергия данного ядра р /2т, а соответственно и вся кинетическая энергия ядер в решетке возрастают на величину 6Е = 6 р 12т) = — (р /2) Ьт1т ) = (и 2с ) е,о, и на такую же величину должна уменьшиться энергия излучаемого кванта. Соответственно при поглощении одним из ядер решетки гамма-кванта кинетическая энергия движения ядер в решетке уменьшается, а потому и резонансная энергия поглощаемого кванта также должна уменьшиться. Квадратичный допплер-эффект в отличие от отдачи смещает резонансные энергии излучаемого и поглощаемого квантов в одну и ту же сторону. Усреднение по значениям дает бв = v l2 ) ео = Е тс ) Ео, т. е. изменение резонансной энергии гамма-кванта пропорционально средней кинетической энергии мессбауэровских атомов в решетке, зависящей от теплоемкости решетки, т. е. ее температуры и химического состава. В конечном счете относительное изменение резонансной энергии гамма-квантов с температурой описывается соотношением д1дТ) (бд/бо) = — (Ср/2с ), где Ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении. Так, для железа при комнатной температуре относительное изменение энергии гамма-квантов на Г К составляет 2,2 (т. е. величину, равную гравитационному смещению энергии у-кванта на высоте 22 м), а ожидаемое смещение при переходе от комнатной температуры до абсолютного нуля близко к естественной ширине линии. [c.40]

Отдельные примеры присоединения диенов были известны и описаны в литературе еще в прошлом веке. Так, Цинке [343] открыл димеризацию тетрахлор-циклопентадиепопа и позднее правильно объяснил ее характер. В текущем столетии Эйлер и Джозефсон [344] определили природу продуктов присоединения изопрена к г-бензохинону. Однако между этими наблюдениями не устанавливалась какая-либо связь, пока в 1928 г. и последующих годах Дильс и Альдер [345] не показали разнообразные возмо кности этой реакции. Присоединение диенов во многих отношениях стереохимически специфично . 146]. Во-первых, по отношению к диену протекает всегда только цис-прж-гоодиненпе, на что указывает циклическая структура продуктов реакции, [c.893]

Задача нахождения скэйлинговых функций к (х), V (и) и т. д., которые явно удовлетворяют условиям аналитичности, была решена Джозефсоном [31] для чисто степенного [c.284]

Принцип действия сквид-магнитометра. Сквид-магнитометр был впервые применен для измерения биомагнитного поля Коэном с соавторами в 1970 г. [84], а в настоящее время приборы этого типа используются подавляющим большинством исследователей, работающих в области биомагнетизма. Теория магнитометрических приборов, основанных на эффектах Джозефсона, разработана довольно подробно и изложена в многочисленных книгах и статьях [9, 12, 15, 21, 26—28, 33, 36, 39, 53, 70, 72, 118, 119, 165, 179, 182, 192, 205, 207, 208, 210 и др.]. Сведения о сквид-магнитометрах, используемых для биомагнитных измерешй в СССР, можно найти в [7, 9]. Ниже будет дано лишь самое общее представление о принципе действия, конструкции и условиях эксплуатации сквид-магнитометров. [c.18]

Особенно экзотично эффекты экранирования выглядят на уровне микромира, где для их объяснения приходится прибегать к различного рода микромодельным гипотезам. Например, известны эффекты Джозефсона, когда между двумя сверхпроводящими кусками металла, разделенными тонким слоем изолятора, проходят электроны. Они преодолевают ничтожный скачок потенциала типа ВС на рис. 4, в этот процесс сопровождается излучением фотонов. По-видимому, если с помощью какой-либо-другой степени свободы заставить электроны двигаться в обратном направлении (по пути ВС на рис. 4, г), то термическое вещество будет поглощаться и появится обратный эффект Джозефсона. Еще пример экранированные фотоны выделяются при торможении заряженной частицы электростатическим полем атомного ядра и атомных электронов. Должен существовать также и обратный тормозному излучению процесс экранирования термического вещества заряженной частицей при ее разгоне в этом поле. Аналогичную природу имеет известный эффект Черенкова, когда заряженные частицы излучают свет, если при движении в веществе их скорость превышает скорость света в этом веществе. [c.210]

Нестационарный эффект Джозефсона — возникновение переменного сверхпроводящего тока при наложении постоянной разности потенциалов между двумя сверхпроводниками, разделенными тонким, порядка 10 см, слоем изолятора [76]. Эфс кт не обнаружен в биообъектах. Исходя из возможного существования эффекта у бактерий и ДНК, исследователя пытаются объяснить острорезонансный характер влияния электромагнитных волн миллиметрового диапазона на функциональную активность некоторых генетических элементов бактерий, в частности на колициногениый фактор Es heri hia соИ [58, 77]. Описана физическая модель нейрона, основанная иа эффекте Джозефсона [961. [c.161]

Josephson, 1962), были созданы приборы для измерения магнитного поля. Джозефсон рассмотрел прохождение тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. В таком устройстве, называемом контактом Джозефсона (рис. 4.1), волновые функции куперовских пар сохраняют конечные значения и за пределами сверхпроводников, определяя, таким образом, возможность перехода пар через диэлектрический барьер. [c.151]

Чтобы понять, как это происходит, вернемся к основному в теории сверхпроводимости представлению о коррелированном движении куперовских пар с одинаковыми фазами волновых функций. В джозеф-соновском контакте два сверхпроводника находятся так близко друг к другу, что из-за туннелирования устанавливается определенная разность фаз между волновыми функциями пар по разные стороны контакта. Джозефсон предсказал, что в этом случае пары будут двигаться преимущественно в одном направлении, так чтобы пара, преодолев диэлектрический барьер, оказалась на другой его стороне в фазе, соответствующей фазе пар в этой области. Переходов в обратном направлении, вообще говоря, не будет, поскольку при этом не возникает равенства фаз туннелирующих пар и пар в сверхпроводнике за барьером. Таким образом, ток через контакт оказывается зависящим от разности фаз волновых функций куперовских пар в сверхпроводниках по разные его стороны. [c.151]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология