Новости науки | ||
06.02.08. Эффект Джозефсона в бозе-эйнштейновском конденсате | ||
Когерентное туннелирование куперовских пар из одного сверхпроводника в
другой (через тонкий диэлектрический слой) приводит к эффекту Джозефсона: стационарному (когда
постоянный ток течет через диэлектрик в отсутствие напряжения) и нестационарному (когда при
постоянном напряжении ток через контакт осциллирует). Этот эффект не только интересен с
фундаментальной точки зрения (поскольку представляет собой яркий пример макроскопического
проявления квантовых законов), но и лежит в основе важных практических применений явления
сверхпроводимости (стандарт напряжения, сверхчувствительные датчики магнитного поля и др.).
Сотрудники института Technion (Израиль) показали, что эффект Джозефсона имеет место и в
атомной системе, если последняя, как и электроны в сверхпроводнике, описывается единой волновой
функцией. Они охладили газ из ~ 105 атомов 87Rb в магнитной ловушке ниже
температуры перехода в сверхтекучее состояние и разделили его лазерным пучком на две части. Этот
пучок выполнял ту же функцию, что и диэлектрическая прослойка в контакте сверхпроводник-
диэлектрик-сверхпроводник: он не позволял атомам свободно пролетать из одной части ловушки в
другую, но при этом был достаточно тонким, чтобы атомы могли туннелировать через него с ненулевой
вероятностью. Быстрое смещение пучка в сторону от центра ловушки приводит к тому, что концентрация
атомов в разных частях ловушки становится различной, и поэтому энергии межатомного взаимодействия
(а значит и химические потенциалы) в этих частях соответствующим образом изменяются. Различие
химпотенциалов здесь играет ту же роль, что разница электрических потенциалов в электронике: атомы
стремятся перейти в область с низким химпотенциалом. Но интерференция двух "волн материи" из
разных частей ловушки приводит к периодическому изменению направления преимущественного
туннелирования атомов (рис. 1a) – как и при нестационарном эффекте Джозефсона. Если же пучок
смещать достаточно медленно, то концентрации атомов (и химпотенциалы) в обеих частях конденсата
остаются одинаковыми, и через пучок-барьер течет "атомный сверхток" (рис. 1b) – как при стационарном
эффекте Джозефсона.
Бозе-эйнштейновский конденсат – вещь достаточно сложная в изготовлении и очень деликатная в
обращении. Поэтому вряд ли атомный эффект Джозефсона найдет такое же широкое применение, как
электронный. И, тем не менее, израильские ученые все же не исключают перспективы его практического
использования в чрезвычайно чувствительных датчиках вращения для систем навигации ракет и
самолетов. Но гораздо больше пользы он может принести фундаментальной науке. В первую очередь это
связано с простотой контроля проницаемости "лазерного барьера" (достаточно изменить мощность
лазера) и с возможностью регулировки силы межатомного взаимодействия. Вот только температура
должна быть очень низкой. Но тут уж ничего не поделаешь…
Источник информации - заметка Л.Опенова в бюллетене
ПерсТ, выпуск 21 за 2007 г.
| ||
|