Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
разверткой по оси х осциллографа. Выходной сигнал с усилителя ПЧ
подавался на ось у осциллографа.
Первоначально излучение мощности наблюдалось при подаче на переход...
смещения, соответствующего моде п - 2. На рис. [14.13] показан полученный
в этом случае сигнал, мощность которого составляла 10~12 Вт...
Было установлено, что напряжения на переходе, при которых появляется
сигнал, определяются соотношением
V = -~(vr + vm), (14.3)
где vr - частота гетеродина, vn4-промежуточная частота, равная 60 МГц...
При изменении частоты гетеродина напряжение смещения необходимо было
устанавливать согласно соотношению [(14.3)]; при этом обнаруживалось два
сигнала, отличающихся по напряжению на величину, соответствующую разности
частот около
1 Именно эти ступеньки были использованы ранее Куном и Фиске в качестве
косвенного доказательства существования нестационарного эффекта.
314
120 МГц. Это обстоятельство убедительно свидетельствовало о том, что
наблюдаемое излучение обусловлено переходом".
В настоящее время уже нет сомнений в справедливости идей Джозефсона. Этот
эффект был использован
Рис. 14.13. Сигнал, наблюдавшийся Лангенбергом, Скалапино, Тэйлором и
Экком при изучении перехода Джозефсона, излучающего на частоте 9,2 ГГц.
Полная ширина осциллограммы приблизительно 25 МГц. "Пик имеет место,
когда изменяющаяся частота, равная разности частот гетеродина и излучения
перехода, попадает в полосу пропускания усилителя промежуточной частоты
(ширина полосы пронускания 4 МГц)" [Phys. Rev. Lett., 15 (1965), стр.
295, рис. 3].
для решения ряда проблем, когда конструкцию переходов удалось достаточно
усовершенствовать. Два приложения таких переходов особенно важны и
интересны и поэтому вполне заслуживают того, чтобы их хотя бы кратко
рассмотреть.
В Калифорнийском технологическом институте Джеймс Мерсеро в течение
некоторого времени изучал фазовую когерентность на больших расстояниях и
связанные с ней эффекты. Вместе со студентом-дипломни-ком Лорином Ван
Халлом он сделал неудачную попытку
315
измерить квантование магнитного потока *. В 1962 г. Мер* серо
познакомился с работой Джозефсона и понял, что этот эффект можно
использовать для измерения фазы волновой функции. К этому времени Мерсеро
перешел в лабораторию Форда, где в скором времени под его руководством
стали работать три сотрудника: Роберт Жаклевик, Джон Лэмб и А. X.
Сильвер. Они сосредоточили свое внимание на эффектах, возникающих при
параллельном соединении двух переходов. Первый полученный ими результат,
о котором сообщалось в журнале Physical Review Letters в феврале 1964 г.,
находился в прямой аналогии с эффектом оптической дифракции, наблюдаемой
на двух щелях: обнаруживалась дополнительная периодичность, связанная в
оптике с наличием двух щелей, а в рассматриваемом случае - определяемая
магнитным, потоком между переходами. Следующий результат, опубликованный
месяцем позже в том же журнале, более интересен: было установлено влияние
воздействия векторного потенциала в таких случаях, когда магнитное поле в
самих переходах отсутствовало. Оба эксперимента были описаны более
подробно в статье в журнале The Physical Review в ноябре 1965 г., которую
мы и цитируем ниже.
Статья начинается с вывода выражения для полного тока [а не плотности
тока, как в уравнении (14.1)] через один переход:
яФ,
S'n
<</ = /o^--sin6(0),
Фо
где Ф/ ,,. магнитный поток через эффективную площадь сечения перехода, Фо
= h/2e л: 2,1 • 10-7 Гс-см2, /0 = /0а [/о эквивалентно /1 в уравнении
(14.1), а- площадь перехода]. Разность фаз 6(0) определяется условиями
эксперимента". Далее в статье рассматривался случай двух переходов,
включенных параллельно. "Полный ток в этом случае равен
I = l'io sin 6i + /го sin 62,
1 Одной из существенных причин их неудачи были создающие помехи
телевизионные передающие устройства, расположенные недалеко от института,
на горе Вилсон,
316
где 6i и б2 - разности фаз на переходах... а дифракционные эффекты скрыты
в /ю и /20 ...
Если переходы I и 2 соединены сверхпроводником, то 81 и не произвольны, а
связаны между собой... если фазовая когерентность существует...
Максимальный сверхпроводящий ток чёрез пару переходов ("интерферометр")
равен
Полный поток Фполи через контур складывается из внешнего магнитного
потока ФВиеш и потока индукции, создаваемого самими токами в контуре...
[Во многих случаях последний эффект] очень мал, и тогда можно СЧИТаТЬ
ПОЛНЫЙ ПОТОК Фполн раВНЫМ Фвнеш".
С подобными устройствами было проведено три типа экспериментов. Здесь мы
рассмотрим только второй.
"Второй эксперимент состоит в использовании интерферометра для измерения
магнитного потока в отсутствие магнитного поля на переходах. В 1949 г.
[В. Е] Эренберг и [Р. Е.-] Сидэ показали, что интерференционная картина,
наблюдаемая в электронный микроскоп, должна зависеть от магнитного
потока, пронизывающего весь контур, образуемый проходящим пучком
электронов, даже если на траектории самих электронов нет магнитного
