Жозефсон вортекс – суперөткізгіштік құрылымдардағы кванттық құйын. Абрикосов вортекс-терінен өзгеше, олардың ядросы физикалық қабатта орналасады. Суперөткізгіштік туралы көбірек біліңіз!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Жозефсон орамдары (Кембридж университетінің Брайан Жозефсонның есімімен) – Жозефсон түйіспелеріндегі супертоктардың кванттық орамдары. Супертоктар Жозефсон кедергісі ішінде орналасқан орамның орталығының айналасында айналады, бұл II типті суперөткізгіштердегі суперөткізгіш конденсатта орналасқан Абрикосов орамдарынан өзгеше. Абрикосов орамдары (Алексей Абрикосовтың есімімен) суперөткізгіштерде қалыпты өзектерімен сипатталады, онда суперөткізгіш конденсат суперөткізгіштік когерентті ұзындығы ξ (әдетте 5-100 нм) мөлшерінде жойылады. Жозефсон орамдарының өзектері күрделірек және кедергінің физикалық табиғатына байланысты. Жоғарғы өткізгіш – қалыпты металл – жоғарғы өткізгіш (SNS) Жозефсон түйіспелерінде N кедергісінде екі жақын орналасқан жоғарғы өткізгіш электродтардың жақын әсерінен туындаған өлшенетін суперөткізгіштік байланыстар бар. Абрикосов орамдарына ұқсас, SNS Жозефсон түйіспелеріндегі Жозефсон орамдары өзектерімен сипатталады, онда байланыстар деструктивті кванттық интерференция арқылы әлсіретіліп, қалыпты күйге оралады. Дегенмен, Абрикосов өзектерінің мөлшері ~ξ болса, Жозефсон өзектерінің мөлшері тек микроскопиялық параметрлермен ғана анықталмайды. Ол суперөткізгіш электродтардағы айналымдағы супертоктарға, қолданылатын магниттік өріске және т.б. байланысты. Жоғарғы өткізгіш – изолятор – жоғарғы өткізгіш (SIS) Жозефсон туннельдік түйіспелерінде өзектердің нақты спектральдік белгілері болуы күтілмейді; олар байқалған жоқ. Әдетте, Жозефсон орамдарының суперток циклдары магниттік ағын тудырады, ол жеткілікті ұзын Жозефсон түйіспелерінде Φ0 – бір ағын квантына тең. Алайда, суперөткізгіш – ферромагниттік материал – суперөткізгіш Жозефсон түйіспелерінде немесе суперөткізгіш фазалық үзілістері бар түйіспелерде бөлшек орамдар да болуы мүмкін. Hilgenkamp және авторлар көрсеткендей, 0π ұзын Жозефсон түйіспелері деп аталатын Жозефсон орамдары да ағын квантының жартысын алып жүреді және жартылай ағындар деп аталады. Белгілі бір жағдайларда таралатын Жозефсон орамы басқа Жозефсон орамын тудыруы мүмкін екені көрсетілді. Бұл әсер ағын клондау (немесе флюксон клондау) деп аталады. Екінші орам пайда болса да, бұл бір ағын квантының сақталу заңын бұзбайды.
In superconductivity, a Josephson vortex (after Brian Josephson from Cambridge University) is a quantum vortex of supercurrents in a Josephson junction (see Josephson effect). The supercurrents circulate around the vortex center which is situated inside the Josephson barrier, unlike Abrikosov vortices in type II superconductors, which are located in the superconducting condensate. Abrikosov vortices (after Alexei Abrikosov) in superconductors are characterized by normal cores where the superconducting condensate is destroyed on a scale of the superconducting coherence length ξ (typically 5 100 nm) The cores of Josephson vortices are more complex and depend on the physical nature of the barrier. In Superconductor Normal Metal Superconductor (SNS) Josephson junctions there exist measurable superconducting correlations induced in the N barrier by proximity effect from the two neighbouring superconducting electrodes. Similarly to Abrikosov vortices in superconductors, Josephson vortices in SNS Josephson junctions are characterized by cores in which the correlations are suppressed by destructive quantum interference and the normal state is recovered. However, unlike Abrikosov cores, having a size ~ξ, the size of the Josephson ones is not defined by microscopic parameters only. Rather, it depends on supercurrents circulating in superconducting electrodes, applied magnetic field etc. In Superconductor Insulator Superconductor (SIS) Josephson tunnel junctions the cores are not expected to have a specific spectral signature; they were not observed. Usually the Josephson vortex's supercurrent loops create a magnetic flux which equals, in long enough Josephson junctions, to Φ0—a single flux quantum. Yet fractional vortices may also exist in Superconductor Ferromagnet Superconductor Josephson junctions or in junctions in which superconducting phase discontinuities are present. It was demonstrated by Hilgenkamp et al. that Josephson vortices in the so called 0 π Long Josephson Junctions can also carry half of the flux quantum, and are called semifluxons. It has been shown that under certain conditions a propagating Josephson vortex can initiate another Josephson vortex. This effect is called flux cloning (or fluxon cloning). Although a second vortex appears, this does not violate the conservation of the single flux quantum.