نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.

2 دانشیار، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.

3 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.

چکیده

در این مقاله به بررسی ساختار اتصالات جوزفسون پرداخته می‌شود. اتصالات جوزفسون به عنوان یکی از بنیادی‌ترین عناصر در ابررسانایی، نقشی کلیدی در پیشرفت فیزیک ماده چگال، نظریه میدان‌های کوانتومی و فناوری‌های کوانتومی نوین ایفا می‌کنند. معادله حاکم بر فاز چنین سیستمی در حالت بدون اتلاف و پراکندگی معادله سینوسی گوردون معمولی است که انتشار فلاکسون‌ها را بدون در نظر گرفتن اثرات اتلاف و پراکندگی نشان می‌دهد. با این حال، در سامانه‌های فیزیکی واقعی، مواد سازنده اتصالات جوزفسون همواره با اتلاف و پراکندگی همراه هستند که می‌توانند رفتار دینامیکی فلاکسون را به شدت تحت تأثیر قرار دهند. در این جا با تعمیم معادله سینوسی گوردون و گنجاندن عباراتی متناظر با اتلاف و پراکندگی و همچنین در نظر گرفتن جریان بایاس بهنجارشده به عنوان پارامتر کنترلی، دینامیک فلاکسون‌ها در اتصالات جوزفسون مطالعه شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که اثرات اتلاف و پراکندگی، به ویژه در حضور جریان بایاس بهنجارشده، نقشی تعیین‌کننده در پایداری سرعت انتشار فلاکسون‌ها دارد. یافته‌های این تحقیق مؤید آن است که در نظر گرفتن ضرایب اتلاف و پراکندگی ضروری بوده و در بیشتر موارد قابل چشمپوشی نیستند. با توجه به محاسبات و شبیه‌سازی انجام‌شده مشاهده می‌شود که به کمک جریان بایاس می‌توان تاثیر اتلاف و پراکندگی را جبران کرد. بنابراین مطالب ارائه‌شده در این مقاله می‌تواند گامی مؤثر به سوی شبیه‌سازی واقع‌بینانه‌تر دینامیک فلاکسون‌ها در سامانه‌های عملی ابررسانایی محسوب شود.

کلیدواژه‌ها

[1] W. Perold, “Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) Mangnetometers: Principles, Fabrication and Applications”, Stellenbosch University, (2010).
[2] R. P. Feynman, R. B. Leighton and M. Sands, The Feynman Lectures on physics, Addison_Wesley, Reading, Massachusetts, Vol. III, (1966).
[3] R. Rajaraman, “Solitons and Instantons”, Elsevier, North Holland, (1996).
[4] A. Wallraff aus Bonn, “Fluxon Dynamics in Annular Josephson Junction from Relativistic strings to Quantum particles”, (2000).
[5] G. Grosso, “Solid state physics”, University of Pavia, Academic Press, (2000).  
[6] A. Garaati, N.  Fathi, S. Johnson, A. Biswas, “Analytical solution of fluxons in a nonhomogenous Josephson junction”, Wave in Random and Complex Media, (2012).
[7] H. Kooiker, “Fluxon Dynamics of the State in a Two-Fold Stack of Long Josephson Junctions”, University of Twente, Enschede, (2005).
[8] A. V. Ustinov “Solitons in Josephson junction” Physica D 123, 315, 329 (1998)
[9] D. Mares-Rincon, S. Macias, J.E. Macias-Diaz, J. A. Guerrero-Diaz-de-Leon, T. Bountis “A Discrete Model to Solve a Bifractional Dissipative Sin-Gordon Equation:Theorical Analysis and Simulations”, Fractal and fractional, (2025).
[10] Y. Wang, M. N. Raihen, E. Ilhan, H. M. Baskonus, “On the new sine-Gordon solitons the generalized Korteweg-de Vries and modified Kortewg-de Vries models via beta operator”, Mathematcs, (2025).
[11] J. Guo, M. Li, “The dynamics of some exact solution to a (3+1)-dimensional sine-Gordon equation”, Wave Motion, (2024).
[12] J. Clarke and A. I. Braginski, the SQUID Handbook: Fundamentals and Technology of SQUIDS and SQUID System, Vol.1. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, (2004)
[13] R. L. Fagaly, “Superconducting Quantum Instruments and Applications”, Rev. Sci.  nstrum., Vol. 77, no. 10, P. 101101, Oct. (2006)
[14] M. Tinkham, Introduction to Superconductivity, 2 nd ed. Mineola, NY, USA: Dover Publications, (2004)
[15] H. K. Chang et al., “SQUID-based geophysical survey techniques and their applications,” J. Appl. Geophys., vol. 168, pp. 1-12, Sep. (2019)
[16] J. H. Hinken and S. K. G. Kater, “Nondestructive testing with HTS SQUIDs,” IEEE Trans. Appl. Geophys., vol. 168, pp. 3841-3844, Jun. (1999)
[17] T. R. Madden, “Review of electrical and magnetic fields accompanying seismic and volcanic activity,” Surv. Geophys, vol. 15, no. 4, pp. 441-475, Jul. (1994)
[18] T. Visser, “Modelling and Analysis of Long Josephson junction”, PhD thesis, University of Twente, (2002).
[19] N. Riazi, “Dynamics of Salitons in Inhomogeneous Josephson Junctions”, Int. J. Theo.  Phys., Vol. 35, No. 1, (1996).
[20] A. Wallraff, “Fluxon Dynamics and Radiation Emission in Two Fold Long Josephson Junction Stacks”, American Institute of Physics, (1996).
[21] A. Abdumalikov, “Vortex Dynamics in Ultra-Narrow Josephson Junctions”, Lehrstuhl für Mikrocharakterisierung, Friedrich-Alexander-Univ., (2005).
[22] N. Riazi & A.R. Gharaati, “Dynamics of sine-Gordon Solitons”, Int. J. Theor. Phys., Vol.37, No.1, (1998).
[23] A.V. Ustinov,“Long Josephson Junctions and Stacks”,Physikalisches Institute III,Universitat Erlangen-Nurnberg D-91054, Erlangen, Germany, (1998).
[24] M. Remoissent, “Wave called Solitons”, Springer Verlag Berlin, 2nd edition, (1996).
[25] J. J. Mazo and A. V. Ustinov, “The Sine-Gordon Equation in Josephson-Junction Arrays,” in The Sine-Gordon Model and its and High-Energy Physics, Eds. Cham, Switzerland: Springer International Publishing, pp.115-139, (2014)
[26] A.C. Scott, F.Y.F. Chu, and S.A. Reible, “Magnetically propagation on a Josephson transmission line,” J. Appl. Phys., vol. 47, no. 7, pp. 3272-3286, Jul. (1976).