Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
что и другие исследователи, по-видимому, наблюдали эффект, но не сумели
его распознать2.
Контроль при помощи магнитного поля, который описывают Андерсон и Роуэлл,
был простейшим и минимальным3. Усовершенствование этого метода могло
1 Мощность тепловых шумов, выделяемая на участке цепи, пропорциональна
его сопротивлению.
2 Никол, Шапиро и Смит описали подобное явление в своем кратком сообщении
об измерении энергетической щели, то же отмечали Живер в своем сообщении
и Живер и Мегерле - в совместной большой статье. Все эти авторы объясняли
наличие тока через оксидную пленку самым простым способом - коротким
замыканием сверхпроводников, хотя были основания утверждать обратное.
Ссылаясь на свою большую статью, Живер вспоминал, что "удивительно слабое
магнитное поле приводило к исчезновению "закорачивания >, что
соответствует эффекту Джозефсона". Более того, он зиал о работах Хольма,
Вальтера Мейснера и Дитрих, которые обнаружили, что через пленки
изолятора между сверхпроводниками протекают токи при нулевом напряжении,
и убедились, что сверхпроводящее "закорачивание" тут ни при чем. Возможно
также, что он знал и об аналогичных результатах Ганса Мейснера. Однако,
как говорил Живер, все они были "слишком заняты, чтобы поразмыслить над
этим [эффектом в магнитном поле] в то время". Ои и сам не задумывался ю
том, как отличить короткое замыкание от постоянного тока (статья
Джозефсона в то время была уже опубликована, но, по-видимому,
экспериментаторы нашли ее трудной для понимания), к тому же он в то время
готовил диссертацию. Живер заметил, что, возможно, эта история послужит
уроком тем, кто "мыслит слишком ограниченно". Для полной справедливости,
однако, нужно сослаться на замечание, сделанное Андерсоном в цитированном
ранее сообщении: "В результате непосредственного контакта с Джозефсоном"
они (Андерсон и Роуэлл) "знали, что нужно искать... [и] понимали, что
видели". Недальновидность проявили не только экспериментаторы. Джозефсон
сам считал свои расчеты невероятно трудными до тех пор, пока Андерсон не
показал ему препринт с расчетами М. X. Коэна, Л. М. Фа-ликова и Д. С.
Филлипса, в котором "примитивные" формулы Жи-вера подтверждались очень
простым методом, но там был опущен член, описывающий ток спаренных
электронов!
3 Первоначально оии убеждались в "джозефсоновской" природе эффекта с
помощью грубой качественной проиедупы, описанной Роуэллом следующим
образом: "Мы проверяли чувствительность явления к магнитному полю,
поднося к дьюару сильный магнит, имею-
302
превратить его в значительно более серьезный способ проверки подлинной
природы эффекта, основанный на сильной зависимости величины б от
магнитного поля (см. приложение). Если в плоскости барьера приложено
постоянное магнитное поле, то б линейно возрастает вдоль поля. В этом
случае -может иметь место интерференция между токами от различных
участков пере-' хода, аналогичная оптической дифракции, наблюдаемой на
экране, когда свет проходит через щель. Поэтому Роуэлл изучил этот эффект
более тщательно и сообщил об этих результатах вместе с результатами
других опытов в журнале Physical Review Letters в сентябре 1963 г.
"Джозефсон отмечал, что внешнее магнитное поле должно уменьшать
постоянный ток до минимальной величины всякий раз, когда магнитный поток
в переходе становится равным целому числу квантов. Мы наблюдали этот
эффект в переходах различных размеров, но ярче всего он проявлялся, когда
ширина пленки, ориентированной вдоль поля, была минимально возможной. На
рис. [14.7] показана наблюдаемая зависимость максимального
сверхпроводящего тока от магнитного поля для перехода свинец - диэлектрик
- свинец с пленками шириной 0,040 и 0,24 мм, причем пленка шириной 0,040
мм направлена приблизительно вдоль поля.В поле напряженностью 6,5 Гс
максимальный сверхпроводящий ток через переход уменьшается более чем в
600 раз и не может быть измерен при существующей чувствительности
измерительной аппаратуры. При полях 13,0 и
19.5 Гс значение тока снова проходит через минимумы; между ними лежат
максимумы, величина которых постепенно уменьшается. Площадь перехода,
через которую проходит магнитный поток, равна W X 2А, = = 3,1-10-8 см2,
где W - ширина пленки, а К - глубина проникновения [см. приложение]...
Таким образом, поле
6.5 Гс соответствует потоку в переходе 2,0•10-7 Гс-см2,
щий форму бруска. При этом перо самописца резко перепрыгивало от нулевого
значения напряжения к конечному. Чтобы проверить, насколько чувствителен
эффект, Фил отходил к дверям лаборатории, поворачивая магнит в руке, и
перо самописца продолжало беспорядочно прыгать между нулевым и конечным
напряжением соответственно изменениям магнитного поля с расстоянием и
углом поворота магнита".
303
который и представляет собой квант потока. Учитывая эффекты экранирования
и фактор размагничивания пленок, можно удивляться такому хорошему
совпадению".
Магнитное поле} Гс
Рис. 14 7 "Зависимость максимального сверхпроводящего тока от магнитного
