¿Qué es el efecto Josephson?
El efecto Josephson es el paso de electrones emparejados a través de una delgada barrera dieléctrica aislante colocada entre dos superconductores. Un par de electrones de cobre pasa a través de la capa aislante a través de un efecto de túnel. No hay caída de voltaje mientras la corriente se mantiene por debajo de un nivel específico, que se conoce como la corriente crítica. Bajo voltajes positivos constantes, se mantienen corrientes alternas, así como corrientes directas desde el paso de electrones. El efecto fue predicho por la teoría a principios de la década de 1960 por Brian D. Josephson, y se usa para tomar mediciones de temperaturas muy bajas y en circuitos de unión de Josephson que pueden cambiar rápidamente las señales para almacenar datos.
Los electrones pasan a través de una película aislante que es microscópicamente delgada. El efecto Josephson se puede controlar aplicando un campo magnético que reduce la fuerza de una supercorriente a través de la barrera. Los vórtices fraccionales bloquean la entrada de los campos magnéticos al interior de la unión de Josephson. La intensidad actual aumenta y disminuye en diferentes puntos mientras se intensifica la intensidad del campo, lo que permite controlar el paso y la conmutación de la señal.
Cuando los superconductores están expuestos a la corriente continua, los pares de electrones pasan a través de una barrera a medida que se liberan las ondas electromagnéticas, lo que resulta en la producción de pequeñas cantidades de luz en lugar de calor. El efecto Josephson también se puede aplicar a la electrónica de radio utilizada en condiciones extremadamente frías, porque una unión Josephson puede funcionar como un sensor de oscilación electromagnética. Los circuitos basados en esta unión también pueden almacenar datos y pueden fabricarse en espacios reducidos porque son muy eficientes, por lo que es posible su uso en computadoras.
El efecto Josephson ocurre a temperaturas muy bajas, y es más eficiente a temperaturas cercanas a cero grados Kelvin (aproximadamente -460 °: F). Los sistemas que usan este efecto pueden conectarse libremente para medir campos magnéticos. También pueden generar bajos niveles de potencia como parte de generadores que pueden diseñarse para conmutar en muchas frecuencias. La forma en que se usa el efecto Josephson depende del conocimiento de un ingeniero de física cuántica, y se mide usando una variedad de fórmulas matemáticas complejas.
Los instrumentos que incorporan las uniones Josephson utilizan el efecto Josephson para realizar mediciones dimensionales precisas, amplificar señales electromagnéticas y conducir computadoras rápidas. Una unión de túnel Josephson conmuta las señales más rápido que cualquier otro interruptor semiconductor. Dicho sistema puede operar a frecuencias de corriente continua o de microondas, por lo que los superconductores pueden usarse en muchas aplicaciones diferentes de metrología y computación.