ปรากฏการโจเซฟซัน

ปรากฏการณ์โจเซฟสัน (Josephson effect) (Kittel.1997) เป็นปรากฏการณ์ที่สามารถทำให้เกิดได้ ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม โดยเป็นปรากฏการณ์ที่คู่คูเปอร์ที่เป็นตัวนำในตัวนำยวดยิ่งสามารถทะลุผ่านผ่านฉนวนบางๆที่กั้นกลางระหว่างตัวนำยวดยิ่งได้ สามารถเกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ แบบ DC Josephson effect และ แบบ AC Josephson effect

แบบ DC Josephson effect เป็นปรากฏการณืที่มีกระแสตรงพุ่งทะลุผ่านบริเวณรอยต่อจากตัวนำยวดยิ่งด้านหนึ่งไปสู่ตัวนำยวดยิ่งอีกด้านหนึ่งได้ แม้จะมีฉนวนกั้นกลางอยู่และไม่มีการใส่สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก

โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านรอยต่อจะมีค่าตามสมการ I = I˳sinδ

เมื่อ I˳ คือ กระแสสูงที่สุดที่สามารถไหลผ่านได้

δ คือ ความต่างเฟสของฟังกืชั่นคลื่นของคู่คูเปอร์ในตัวนำยวดยิ่งในแต่ละด้าน

แบบ AC Josephson effect เป็นปรากฏการณ์เมื่อใส่แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงให้แก่ระบบ จะเกิดการสั่นของกระแสไฟฟ้าแบบ rf ที่บริเวณรอยต่อ และจากค่าที่ได้สามารถนำมาคำนวณหาค่า ℏ/e ที่แม่นยำมาก ๆ ได้

โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านรอยต่อจะมีค่าตามสมการ I=I˳sin[δ (0) -2eVt/ℏ]

เมื่อ ความถี่ของกระแสไฟฟ้าเป็น ω=2eV/ℏ

δ (0) คือความต่างเฟสเริ่มต้น

e คือประจุของอิเล็กตรอน

V คือความต่างศักย์ที่ใส่เข้าไป

t คือเวลา

จากสมการของความถี่ ω=2eV/ℏ ถ้ารู้ค่า V และความถี่ที่ได้จากการทดลองอย่างแม่นยำก็จะได้ค่า ℏ/e ที่แม่นยำมากๆ ได้ ซึ่งมีประโยชน์มากๆในการใช้เป็นตัวกำหนดค่ามาตรฐาน

อ้างอิง

www.abdn.ac.uk/physics/case/99/appendix.html

[[1]]

The Nobel Foundation : http://nobelprize.org

Oak Ridge National Laboratory : http://www.ornl.gov/sci/htsc/pdfs/SuperconTimeline202000.pdf