UK 
EnglishТипова
Polski⚡ Контакт Джозефсона — ефекти Джозефсона
Досліджуйте ефекти Джозефсона: надпровідний струм тунелює крізь тонкий ізолятор; під напругою фаза осцилює з частотою 2eV/h.
Про цю симуляцію
Ця симуляція інтегрує модель RCSJ (резистивно та ємнісно шунтований контакт) контакту Джозефсона, в якій надпровідний струм I = Ic·sin(φ) залежить лише від квантової різниці фаз φ між двома слабко зв'язаними надпровідниками. У режимі DC застосовується фіксований струм живлення, і рівняння руху фази розв'язується методом Рунге–Кутти 4-го порядку, показуючи, чи залишається контакт бездисипативним, чи переходить у резистивний стан. У режимі AC фіксована напруга змушує фазу закручуватися з постійною швидкістю, відтворюючи співвідношення напруга-частота Джозефсона dφ/dt = 2eV/ħ. Три пов'язані панелі — фазовий портрет, надпровідний струм у часовій області та вольт-амперна характеристика — дозволяють спостерігати ці два режими та перехід між ними в реальному часі.
🔬 Що показано
Фазовий портрет відображає φ за модулем 2π відносно dφ/dt, показуючи замкнені орбіти, коли контакт надпровідний, і дрейфуючі траєкторії, коли він переходить у резистивну гілку. Панель часової області показує надпровідний струм Is(t) у межах ±Ic, тоді як панель вольт-амперної характеристики розгортає струм живлення, щоб побудувати характеристику середньої напруги, демонструючи різкий злам при критичному струмі.
🎮 Як користуватися
Перемикайте селектор режиму між DC Джозефсона (з фіксацією струму) та AC Джозефсона (з фіксацією напруги). Встановіть критичний струм Ic (0.1–2.0), відношення струму живлення I/Ic (0–2.0) для режиму DC та напругу зміщення V (0.05–3.0) для режиму AC. Повзунок затухання встановлює βc−½ (0.05–2.0), обернений квадратний корінь параметра Мак-Камбера, налаштовуючи контакт від надкритично демпфованого до недодемпфованого. Призупиняйте, скидайте або відкривайте панель інформації за допомогою екранних кнопок.
💡 А чи знали ви?
Оскільки частота Джозефсона fJ = 2eV/h безпосередньо пов'язує напругу з частотою через фундаментальні константи, масиви контактів, керовані мікрохвилями, створюють квантовані сходинки напруги (сходинки Шапіро), достатньо точні, щоб визначати міжнародний еталон вольта, тоді як петлі контактів, звані SQUID, вимірюють магнітні поля аж до фемтотесла.
Поширені запитання
У чому різниця між режимом DC та режимом AC тут?
Режим DC зміщує контакт за струмом: ви встановлюєте I/Ic, і симуляція інтегрує рівняння фази, щоб визначити, чи виникає статична фаза (нульова напруга), чи обертова фаза (скінченна напруга). Режим AC натомість зміщує за напругою: ви встановлюєте V безпосередньо, і фаза змушена просуватися з фіксованою швидкістю dφ/dt = 2eV/ħ, завжди породжуючи осцилюючий надпровідний струм.
Що насправді контролює повзунок затухання?
Керування затуханням встановлює βc−½ , обернений квадратний корінь параметра Мак-Камбера, що входить у рівняння руху RCSJ. Низькі значення відповідають недодемпфованому контакту з високою добротністю, чия вольт-амперна крива гістерезисна, тоді як високі значення відповідають надкритично демпфованому контакту, що плавно перемикається між надпровідною та резистивною гілками без гістерезису.
Чому фазовий портрет іноді малює замкнені петлі, а іноді дрейфує вбік?
Замкнена петля означає, що фаза φ осцилює навколо фіксованої точки, ніколи не завершуючи повний оберт — контакт надпровідний і несе статичний (або обмежений) надпровідний струм. Траєкторія, що безперервно дрейфує через панель, означає, що φ нескінченно накручується, що відповідає біжучій, усередненій у часі напрузі: контакт перейшов у свою резистивну гілку.
Що зображує панель вольт-амперної характеристики і чому там є злам?
Вона розгортає струм живлення DC від нуля до 2.5·Ic, встановлює динаміку фази для кожного значення й вимірює отриману усереднену в часі напругу ⟨dφ/dt⟩. Нижче Ic середня напруга залишається нульовою, бо фаза може залишатися нерухомою; щойно струм живлення перевищує Ic, жодна статична фаза не може зрівноважити струм, тож фаза починає обертатися, і середня напруга різко зростає — злам позначає критичний струм.
Що відбувається фізично, коли струм живлення перевищує Ic?
Щойно I/Ic перевищує 1, контакт більше не може підтримувати сталу різницю фаз, тож φ починає безперервно обертатися замість того, щоб зафіксуватися на певному значенні. Кожен повний оберт φ на 2π відповідає одному кванту потоку, що проходить крізь контакт, а усереднена в часі швидкість обертання проявляється як справжня напруга на ньому, переміщуючи індикатор стану з «SC» на «Resistive».
Досліджуйте ефекти Джозефсона: надпровідний струм тунелює крізь тонкий ізолятор; під напругою фаза осцилює з частотою 2eV/h.
2D · HTML5 Canvas 2D · ціль 60 FPS · працює повністю на стороні клієнта, без встановлення