Mikä on Josephsonin ilmiö?
Josephsonin ilmiö
Brian David Josephsonin 1962 keksimä kontaktiliitoksella toisiinsa yhdistettyjä suprajohteita koskeva ilmiö
Josephsonin ilmiö on fyysikko Brian David Josephsonin 1962 keksimä kontaktiliitoksella toisiinsa yhdistettyjä suprajohteita koskeva ilmiö (tai oikeammin joukko ilmiöitä).[1][2][3][4] Tällaisessa Josephsonin liitoksessa voi tunneli-ilmiön vaikutuksesta kulkea supravirta, vaikka jännite-ero liitoksen eri puolilla on nolla, eikä itse liitos ole suprajohtava.[1][2] Jos taas jännite-ero pidetään vakiona 



V


{\displaystyle V}

, kulkee liitoksen kautta sinimuotoisesti vaihteleva supravirta, jonka taajuus on 



f
=
2
e
V
∣
h


{\displaystyle f=2eV\mid h}

. Tunneli-ilmiö on tunnettu 1950-luvulta asti, mutta suprajohtavaa tunneloitumista, jossa ilmenee Cooperin pareja ennustettiin ensimmäisen kerran 1962.[5][6] Jos suprajohteet ovat yhteydessä toisiinsa kahden tai useamman Josephsonin liitoksen välityksellä, aiheutuu ulkoisessa magneettikentässä eri reittejä pitkin kulkevien supravirtojen superponoituessa interferenssi-ilmiöitä. Josephsonin liitos voidaan toteuttaa ns. pistekontaktina teräväkärkisen suprajohtavan ruuvin koskettaessa toista suprajohdetta tai myös kahden suprajohteen välisellä oksidi- tai normaalimetallikerroksella. Koska taajuus 



f


{\displaystyle f}

 ja jännite 



V


{\displaystyle V}

 ovat tarkasti mittatavissa voidaan ilmiön avulla avulla määrittää elektronin varauksen 



e


{\displaystyle e}

 ja Planckin vakion 



h


{\displaystyle h}

 suhde erittäin tarkasti. Josephsonin ilmiöön perustuvilla laitteilla on lisäksi mahdollista mitata hyvin pieniä jänniteitä (jopa 




10

−
15


V


{\displaystyle 10^{-15}V}

) ja magneettikenttien muutoksia (tarkkuudella 




10

−
13


V
s

m

−
2




{\displaystyle 10^{-13}Vsm^{-2}}

).[2][1][6]