조셉슨 효과에 관하여

또이2006.11.14
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조셉슨효과는 조셉슨 현상이라고도 하지요. 이 효과는 두개의 초전도 물질이 어떤 얇은 절연물질로 격리되어 있어도 두 물질 사이에 전기가 흐르게 되는 현상을 말하는데, 마치 두개의 식빵 사이에 고기조각을 넣은 것을 비유해서 생각하면 되는데, 일반적인 물질의 경우 전기가 흐르지 않아야 하는데 전기가 흐르게 되는 현상을 말한답니다.




초전도물질들은 절대온도 0도(섭씨로 -273도 C) 부근 정도의 저온으로까지 냉각되면 모든 전기적 저항을 잃게 되어 전기가 1백%까지 전달되는 물질을 말하지요. 영국의 물리학자 조셉슨은 초전도에 관한 BCS이론(세 사람의 머리글자를 따서 BCS이론이라 칭한 것임)에 근거해 1062년에 전류의 흐름을 예측했답니다. 조셉슨효과의 잇따른 실험적 검증은 BCS이론에 대한 지지를 넓혀 주었죠.




조셉슨 효과에서 나타나는 전류가 조셉슨 전류인데, 이 전류는 두 초전도물질을 연결해주는 배터리가 없을 때에만 흐르지요. 만일 배터리가 삽입되면 전류가 매우 급격히 진동하여 전체적으로 볼때 전류의 흐름이 없게 되지요. BCS이론에 따르면 초전도성은 초전도성 고체 내에서 전자들의 상호관련의 일부가 쿠퍼쌍결합이라느 전자들의 결합을 형성하지요. 조셉슨에 따르면 일정한 상황에서 구리 결합들은 하나의 초전도체로부터 다른 초전도체로 절연막을 가로질러 움직이지요. 이러한 전자들의 결합(또는 쌍)은 조셉슨전류를 만드는데, 이때 전자쌍들이 절연막을 통과하는 과정을 조셉슨 터널효과라고 부른답니다.