אפקט ג'וזפסון

אפקט ג'וזפסון (באנגלית: Josephson effect) הוא תופעת מוליכות-על, זרם שזורם לאורך זמן ללא הגבלה מבלי שיופעל מתח כלשהו, על פני ההתקן המכונה צומת ג'וזפסון, צומת ג'וזפסון הוא התקן המורכב משני מוליכי-על או יותר המופרדים באמצעות מבודד. המבודד יכול להיות מורכב ממחסום בידוד דק (המכונה צומת מוליך-מבודד – מוליך-על, או SIS), קטע קצר של מתכת שאינה על-מוליכה (S-N-S), או מכווץ פיזי שמחליש את מוליכות-העל בנקודת המגע. (SsS).

אפקט ג'וזפסון הוא דוגמה לתופעה קוונטית מקרוסקופית. תופעה זו נקראת על שם הפיזיקאי הבריטי בריאן ג'וזפסון שניבא בשנת 1962 את מערכות היחסים המתמטיות עבור הזרם והמתח במבודד. אפקט ג'וזפסון במתח הישר DC נצפה בניסויים לפני 1962, אך אלא יוחסו ל"קצרי-על "או לפרצות במכשול הבידוד שהובילו להולכה ישירה של אלקטרונים בין מוליכי-העל. המאמר הראשון שטען לגילוי השפעתו של ג'וזפסון ולביצוע הבדיקות הניסיוניות הנדרשות היה זה של פיליפ אנדרסון וג'ון רואל.

לפני תחזיתו של ג'וזפסון, היה ידוע רק שאלקטרונים נורמליים (כלומר, לא מוליכים-על) יכולים לזרום דרך מחסום מבודד, באמצעות מנהור קוונטי. ג'וזפסון היה הראשון שניבא את המנהור של זוגות קופר הנמצאים במוליכי-על. על עבודה זו זכה ג'וזפסון בפרס נובל לפיזיקה בשנת 1973. לצמתים של ג'וזפסון יש יישומים חשובים במעגלים מכניים קוונטיים, כמו SQUID, קיויביטים מוליכים-על, ואלקטרוניקה דיגיטלית RSFQ. תקן NIST עבור וולט אחד מושג על ידי מערך של 20,208 צומת ג'וזפסון בטור.

קישורים חיצוניים

 

פיזיקה של חומר מעובה