Efecto josephson

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TUNELAJE (EFECTO TUNEL DE JOSEPHSON)
En la sección anterior vimos el túnel de una sola partícula desde un metal normal a un superconductor atravesando una delgada barrera aislante. Consideramos a continuación el tunelaje en dos superconductores separados por un aislador delgado.
En 1962, Brian Josephson propuso que, además de el tunelaje de una sola partícula, también puede haber tunelaje enlos pares de Cooper a través de una de dichas uniones.
Josephson predijo que el tunelaje de este par podía ocurrir sin resistencia alguna produciendo una corriente directa cuando el voltaje en la unión es de cero y una corriente alterna cuando un voltaje de CD es aplicado en la unión.
Esta propuesta de Josephson fue puesta en duda por los demás científicos porque pensaban que el tunelaje del parde Cooper podría ser enmascarada con la de una sola partícula, pero cuando se toma la coherencia de fase de los pares y en las condiciones apropiadas, la probabilidad de tunelaje de pares a través de la unión es similar a la del tunelaje de una sola partícula. De hecho, cuando la barrera aislante que separa a los dos superconductores se hace lo suficientemente delgada (1nm) el tunelaje deJosephson es tan fácil de observar como el tunelaje de una sola partícula.
Tenemos dos efectos sobresalientes asociados al tunelaje:
EFECTO JOSEPHSON DE CD.
Considerando dos superconductores separados por una delgada capa de oxido, comúnmente de 1-2 nm (como se muestra en la fig.). Una configuración de este tipo se conoce como Unión Josephson.

En un superconductor los pares de Cooper deberepresentarse por medio de funciones de onda (Ψ); aquí la fase es la misma para cualquier par. Josephson demostró que a un voltaje cero aparece a través de la unión una supercorriente que satisface la misma, el valor de esta corriente depende del área de la superficie de cada superconductor y disminuye en forma exponencial con el espesor de la capa de oxido.
La confirmación del efecto de Josephson fuehecha en 1963 por Rowell y Anderson. Desde entonces todas las predicciones teóricas de Josephson han sido confirmadas.

EFECTO JOSEPHSON DE CA.
Cuando un voltaje de CD se aplica a través de la unión, ocurre un efecto muy notable: El voltaje DC genera una corriente alterna donde está involucrada una constante de fase en t=0 y la frecuencia de la corriente Josephson.
Teniendo un voltaje deCD de 1 µV se produce una frecuencia de 483.6Mhz. Estas mediciones precisas le ha permitido a los físicos obtener gran precisión en los valores a hallar.
El efecto de Josephson de CA puede demostrarse de varias maneras. Un método es aplicar un voltaje de DC y detectar la radiación electromagnética generada por la unión. Esto significa que la unión de Josephson puede funcionar como un convertidorvoltaje-frecuencias perfecto.
Debido a que los dos lados de la unión están en estados cuánticos diferentes, esta se comporta como un átomo que sufre transiciones entre los estados cuando absorbe o emite radiación. En efecto cuando un par de Cooper cruza la unión, un fotón de frecuencia es emitido o absorbido por el sistema.

SUPERCONDUCTIVIDAD DE ALTA TEMPERATURA
Durante muchos años loscientíficos han buscado materiales superconductores a temperaturas más altas, hasta 1986 la aleación Nb3Ge tubo la temperatura critica conocida más alta de 23.2 Kelvin, se decía que la temperatura critica máxima para un superconductor en la interacción de electron-reticula era de 30 kelvin. En este mismo año Georg Bednorz y Karl Alex Müller descubrieron que una familia de materiales cerámicos, los óxidosde cobre con estructura de perovsquita, eran superconductores con temperaturas críticas superiores a 90 kelvin esto revoluciono el campo de la superconductividad.
El año 1986 marco el principio de una nueva era de la superconductividad de alta temperatura Georg Bednorz y Karl Alex Müller fueron galardonados con el premio nobel en 1987 por tan importante descubrimiento.
A principio de 1987,...
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