Пікір жазғандар
жүктеу/скачать 3,31 Mb.
|
Аскын кітап
- Бұл бет үшін навигация:
- 11.8. Магниттік ағынның квантталуы
- Джозефсон эффекті
| 11.9-сурет. Асқын өткізгіште электрмагниттік сәулелену жұтылуының жиілікке тәуелділігі
Ені 2∆ энергетикалық саңылау шекарада пайда болады, то- лыққан күй толмаған күйден бөлетін, яғни Ферми денгейінің ма- ңында болады. Саңылаудың үстінде қозатын электрондар (жы- лулық энергия есебінен, электрмагниттік сәулеленудің жұты- луынан немесе басқа да бір тәсілден) өздерін қалыпты ұстайды. 11.10-сурет. Металдың өткізгіштік өңірі. Т = 0К кезіндегі а) қалыпты ә) асқын өткізгіш күйлер Асқын өткізгіште T = 0K кезінде саңлаудың үстіңгі жағында мұндай қалыпты электрондар жоқ. Саңлаудың ені температура- дан тәуелді екендігі айқындалды. Ол T = 0K кезінде максималды және T = Tc кезінде саңлау жойылады, яғни нөлге айналады. 213 11.8. Магниттік ағынның квантталуыАсқын өткізгіш үлгі тұтас болғанда ғана асқын өткізгіштен магнит ағынын ығыстырып шығару байқалатыны туралы жоға- рыда талқыланған. Енді асқын өткізгіште тура өтетін жолақ бол- сын делік. Егер осы үлгімен 11.3-суретте көрсетілген тәжірибені қайталауға ұмтылсақ, онда оның нәтижесі 11.1-суретте келтіріл- гендей болады. 11.11-сурет. Магнит өрісіндегі тура тесігі бар асқын өткізгіш Температура Тс жоғары болғанда магнит ағыны үлгі арқы- лы да және тура өткізетін жолақпен де жүреді. Үлгіні Тс темпе- ратурасынан төмен температураға дейін суытқанда зат идеал диамагнетик болады және магнит ағыны одан ығыстырылып шығарылады. Затта магнит ағынының жоқтығына қарамастан ағын тура өтетін жолақта сақталады. Жоғарыда біз айтқанбыз, асқын өткізгіш материалдардағы магнит ағыны пайда болатын өшпейтін беттік токтардың есебі- нен жойылады, токтар сыртқы өріске қарсы бағытталған магнит- телуді тудырады. Суретте i1 деп белгіленген бұл токтар тура өт- кізетін жолақтағы магнит ағынын да жояды. Бірақ тәжірибеде көрсетілгендей, ол i1 токқа қарсы бағытта ағатын i2 да болатын ағыс беттер бойынша таралады. токпен пай- Асқын өткізгіштік күйінде контурдың кедергісі нөлге тең болғандықтан, токтар сөнбейді. Егер сыртқы магнит өрісін өшірсек, жолақ ішіндегі магнит ағыны сөнбейтін токтармен ұс- талып тұрады. 214 Асқын өткізгіштіктің өзі нақты кванттық құбылыс деп са- нап, Ф. Лондон 1950 ж. қармап алынған магнит ағыны «квант ағынының » толық санына тең болады деп болжады: ФL h , (11.6) 0 e мұндағы h – Планк тұрақтысы, е – электрон заряды. Осы кезде асқын өткізгіш ток жеке электрондармен тасы- малданады деп болжамдалды. 10 жылдан кейін жасалған тәжі- рибелерде бұл магнит ағынының квантталу болжамы толық дәлелденді. Бірақ өлшенген ағын кванты флюксон атағын алған, Планк тұрақтысын электронның екі зарядына бөлгенге тең бо- лып шықты: h Ф0 2e 2,07 1015 Вб . (11.7) Бұл тәжірибелер асқын өткізгіштік ток 2е заряды бар бөл- шектермен тасымалданатынын куәландырды. Мұндай бөлшек- тер болып байланысқан электрон жұптары бар, куперлік жұп атағын алған бөлшектер болып табылады. Ағынның квантталу фактісінің өзі нені білдіреді? Берілген мұндай өріс нәтижесінде пайда болған магнит ағыны жолақ ар- қылы өтетін флюксондардың mФ0 бүтін санына тең болуы мін- детті емес. Үлгі асқын өткізгіш күйге өткенде пайда болатын токтың шамасы жолақтың беттік аумағында айналатын және осы аумақтағы магнит ағынын қолдайтын, сәйкесінше флюксон- дардың жақын бүтін санына тең ток күші. Егер берілген өріс саңылауда ағын m 1 Ф тудырса, онда асқын өткізгіш күйде 3 0 осы саңылауда mФ0 -ге тең ағын тудыратын ток пайда болады. Егер өріс кернеулігі қалыпты күйде m 1 Ф ағын тудыратын- 3 0 дай болса, асқын өткізгіштік ауысудан кейін айналатын токтың шамасы, ол тудыратын магнит ағынның саңылаудағы мәні m 1Ф0 болады. 215 Мұның бәрі куперовтік жұптардың өз арасындағы күшті корреляцияны көрсетеді. Тәжірибе асқын өткізгіштік ток туды- руға қатысатын куперовтік жұптардың бәрі бірдей кванттық n санға ие деп санауға болатынын береді. Келесі кванттық санға n1 ауысуда барлық куперовтік жұптар жаңа күйге ауысуы қажет. Егер жеке жұп өзінің кванттық санын бірге жоғарылата алса, ал осы уақытта басқа жұптар бұрынғы күйде қалса, осыған байла- нысты магнитті ағынның өзгеруі тәжірибе көрсеткен нәтижеден анағұрлым аз болар еді. Осы уақытқа дейін тура өтетін жолақты асқын өткізгіштегі магнит ағынының квантталуы жөнінде айтылған. Магнит ағыны егер онда өтетін қалыпты аумақтар болса флюксондар немесе олардың байланысы түрінде асқын өткізгішке енеді (араласқан фазада 2-інші текті асқын өткізгіштер). Джозефсон эффекті1962 жылы Б. Джозефсон теория жүзінде әлсіз асқын өткіз- гіш эффектісін болжап айтты, ол Джозефсон эффекті деген атақ алды, кейіннен тәжірибе жүзінде байқалды. Джозефсон эффекті- лері магнит ағынының квантталу эффектісі сияқты асқын өткіз- гіштік макроскопиялық масштабпен айқындалатын таза квант- тық эффект екенін дәлелдеді және асқын өткізгіш токты тасушы куперовтік жұптардың арасында қатты фазалық корреляция бо- латынын айтты. Джозефсон эффектілерін стационарлы және стационар- лы емес деп бөледі. Егер изолятор қабатының қалыңдығы жеткі- лікті аз болса (1-2 нм), стационар эффектіде асқын өткізгіштік ток изолятормен толтырылған асқын өткізгіштер арасынан электр өрісі жоқ кезде де өте алады. Бұл асқын өткізгіштік ток- ты тасымалдайтын куперовтік жұптардың бір асқын өткізгіштен екіншісіне диэлектрик қабаты арқылы туннелдей алатынын біл- діреді. Туннелдік ток саңылаудан кернеудің төмендеуінсіз өтеді, егер оның тығыздығы шекті шамадан жоғары болмаса, ол тун- нельдік контактінің сипаттамасы болып табылады. Бұл асқын өткізгіштік ток кез келген магнит өрісіне сезімтал. Диэлектрлік 216 саңылаудағы толық магнит ағыны кванттық Ф0 ағынның бүтін санына тең болғанда барлық уақытта ол 0-ге айналады. Бұл джо- зефсондық токтың магнит өрісіне тәуелділігі мына теңдікпен көрсетіледі: жүктеу/скачать 3,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|