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Francis VillatoroJuan Carlos GilJosé EdelsteinGastón GiribetBorja Tosarfase función de onda condensadocorriente dispositivo fasevoltaje fase derivadaecuación sine-gordon dispositivosinvestigación matemática ecuación sine-gordondiodos josephson y microondaslíneas de transmisión no lineales francis villatororesonador acoplado a unión josephsoncapacitancia efectiva de la unióndiodos Josephsonunión JosephsonFrancis VillatoroBrian JosephsonGuiaverJohn ClarkePremio NobelUnión de JosephsonBCSBardeen-Cupert-Chifredcondensado Bosch -Einsteindiodo de EsakiLeo EsakiPremio Nobel de FísicaGeorge GamowAnthony LeggettPremio Nobel de 1973MartinisDeboréClarkGastón GiribetUniones de JosephsonSuperconductoresEfecto túnelEsakiGerbeckKlein-GordonSine-Gordon
Diodos Josephson
Con
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Francis Villatoro explica su experiencia investigando líneas de transmisión no lineales utilizando diodos Josephson y superconductores, destacando su aplicación en microondas.
…tiene que ir, así que no vamos a robarle más tiempo. Lo tendrá que escuchar en el audio lo que voy a contar ahora. Lo siento, Francis, un imprevisto. No te preocupes, las cosas pasan, muchísimas gracias, Juan Carlos; hemos disfrutado mucho de tus escutoides. Hasta la próxima. Bueno, pues hay un parámetro cuántico, macroscópico, un parámetro termodinámico, digamos, que es la fase de la función de onda común a todo condensado. Entonces la corriente en el dispositivo depende de esa fase y el voltaje también depende de la fase, en concreto de la derivada de la fase. Bien, pues hay una relación no lineal de tipo sinusoidal entre la corriente y el parámetro de fase y eso hace que la ecuación de Sine-Gordon, una ecuación de Klein-Gordon con un potencial sinusoidal se utilice para describir este tipo de dispositivos. Yo he investigado, yo he publicado artículos en este campo a nivel matemático. Yo he estudiado, por ejemplo, líneas de transmisión no lineales con diodos Jofferson, con diodos superconductores, una cosa muy estudiada en ingeniería eléctrica y con muchas aplicaciones en microondas, etc. Bien, pues resulta que si tú combinas en el dispositivo de manera adecuada, acoplas un resonador a la unión Josephson; cuando tú calculas las ecuaciones, que son muy sencillitas, lo que obtienes es que la corriente tiene dos componentes: esa expresión sinusoidal no lineal más una componente que depende de la capacitancia efectiva de la unión. La unión, obviamente, como cualquier dispositivo electrónico, tiene una inductancia, capacitancia y resistencia efectivas que hay que tener en cuenta; la no linealidad es en el caso de que no existen estos efectos espurios. Bien, pues aparece una segunda derivada del parámetro de fase y eso lo que hace es que el potencial en lugar de ser una sinusoide, una especie como de olita hacia arriba y hacia abajo, un seno, es un seno inclinado y yo tengo dos corrientes, una corriente que…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica la historia del efecto túnel y su relación con dispositivos electrónicos y premios Nobel.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4 · Palabras #5diodo esaki y premio nobel físicaefecto túnel en circuitos eléctricospremio nobel física efecto túnel semiconductoressemiconductores y salto de electrones…que está rodeando al núcleo y la partícula alfa. Por efecto túnel, atraviesa la barrera de potencial y escapa. Eso explica muy bien la radioactividad alfa y eso podría haber sido uno de los temas por los que podría haber recibido el premio Nobel George Gamow. Cuando empiezan a surgir los circuitos electrónicos, el tema de los diodos, los transistores, etcétera, alrededor de los 60; es decir, pongamos desde el 55 al 65, hubo muchos dispositivos que se propusieron. Entre ellos, dispositivos basados en el efecto túnel, dispositivos que recibieron el premio Nobel de física; es decir, el efecto túnel en circuitos eléctricos ya ha recibido el premio Nobel de Física, Nobel de Física. Tenemos el diodo clásico, es el diodo de Esaki, pero ese premio Nobel fue en el año 1973, junto con Esaki; era básicamente por un diodo de efecto túnel en tres semiconductores. Desde un semiconductor a otro semiconductor, los electrones saltan. Ese efecto túnel en semiconductores, premio Nobel de 1973, por un trabajo realizado alrededor de 1950. Bueno, pero es que también Ibar Guiaver recibió ese premio Nobel y lo recibió por el mismo efecto, el efecto túnel cuántico entre superconductores. Guiaver no sabía, no sabía porque es un trabajo de alrededor de los 60, que en realidad era un tunelado de…
Francis Villatoro explica cómo Brian Josephson definió la Unión de Josephson, que consiste en dos semiconductores unidos por un aislante, donde Guiaver observó un salto debido al efecto túnel.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #3unión josephson y efecto túnelpremio nobel 1973 unión johnsonbrian josephson semiconductores aislante…lo que vos decís es que sabiendo que la teoría ABC se corregía el error de London estaba dado que tenía que tener cuidado con que se juntaran de lado los electrones. Sí, es cierto. Y por supuesto, ese mismo año, en 1963, recibe el premio Nobel, el que Definió la llamada Unión de Josephson, que era obviamente ese apellido a Josephson, Brian Josephson, que eran dos semiconductores unidos por un pequeño aislante y en ese dispositivo es donde Guiaver observó que había un salto por efecto túnel; es decir, el efecto túnel en uniones de Johnson ya recibió el premio Nobel de 1973 y eso lo sabía Clark y eso lo sabía todo el mundo. Entonces, ¿qué pasa? Pues lo que pasa es que a finales de los 70, otro que recibió el premio Nobel más tarde, Anthony Leggett, que es uno de los grandes motores de la física teórica en materia condensada y en dispositivos, una persona con una imaginación…
Francis Villatoro explica cómo Anthony Leggett propuso un nuevo concepto: el efecto túnel macroscópico, tras observar fenómenos en una unión Josephson.
Habla: Francis VillatoroSignificado #10 · Palabras #4efecto túnel macroscópico leggettunión josephson y premio nobel 1973juntura josephson y micronesnaturaleza cuántica de la materiaacepciones macroscópico gastón giribetdiodo efecto túnel en la manocontactos pequeños en semiconductoresacepción macroscópico entre comillaspartículas y número de abogadosdiodos efecto túnel y partículasfrancis villatoro explica partículas…más tarde, Anthony Leggett, que es uno de los grandes motores de la física teórica en materia condensada y en dispositivos, una persona con una imaginación absolutamente increíble y una persona que ha marcado el camino de mucha gente, se le ocurrió una idea. Publicó un articulito en el que dijo: bueno, bueno, en una unión Josephson la unión Josephson es macroscópica; luego el efecto de túnel que recibió el premio Nobel en 1973 en una unión Josephson se puede interpretar como un efecto túnel macroscópico. Entonces, si en esa unión se demuestra no que existe el efecto túnel, sino que el efecto túnel es cuántico, estaremos observando el llamado efecto túnel macroscópico, que fue bautizado por Leggett. Solamente una pregunta, porque hay como dos acepciones de macroscópico acá: una es que la juntura Josephson es una juntura grande, grande para escalas, estamos hablando de escalas de micrones a veces o escalas un poquito mayor, pero estamos hablando de escalas macroscópicas respecto a aquellas en las cuales hasta ese momento se había testeado la naturaleza cuántica de la materia. Ahora esa es una acepción de macroscópico; la otra acepción de macroscópico es que las partículas involucradas sean muchas y no solamente de escalas, en este caso sean las dos cosas un poco. Sí, un poco, en principio lo de macroscópico es entre comillas, es entre comillas; si tú miras realmente los dispositivos es verdad que tú puedes coger un diodo de efecto túnel en la mano y lo puedes coger con los dedos o sea, pero realmente lo que actúa y lo que funciona pues se hacen con contactos relativamente pequeños, ¿no? En el caso de los semiconductores son un poquito más grandes que en el caso de los semiconductores, pero tampoco es que sean una cosa macroscópica, ¿no? Entonces aquí es más el tema de que se utilizan muchas partículas; o sea, la cantidad de partículas es un número muy grande, estamos hablando de, no de millones o de miles de millones, estamos hablando de partículas comparables al número de abogados. Por eso era la idea. Pero bueno, Leggett lo propone y después hace un artículo con uno de sus estudiantes, Cudeira, y bueno, publican un poco el análisis matemático en el que se basan los experimentos de intentar seguir el camino marcado por Leggett. de los…
Francis Villatoro explica cómo se estudia la cuantización del efecto túnel en las Uniones de Josephson, dos superconductores separados por un aislante.
Habla: Francis VillatoroSignificado #9 · Palabras #9efecto túnel cuantizado josephsonniveles energía escaloncitos cuánticos…después hace un artículo con uno de sus estudiantes, Cudeira, y bueno, publican un poco el análisis matemático en el que se basan los experimentos de intentar seguir el camino marcado por Leggett. de los 80, muchos grupos de investigación deciden estudiar en Uniones de Josephson, es decir, dos superconductores separados por un pequeño aislante, en las que se sabe que hay efecto túnel; estudiar que ese efecto túnel realmente está cuantizado. Y corresponde, se puede interpretar, en ciertas circunstancias aparecen unos niveles de energía que yo puedo ver esos escaloncitos y decir: esto es cuántico. Y por tanto el efecto túnel no es el ya premiado en el 73 sino que es un efecto túnel macroscópico. Y lo que pasa es que si eso en 1980 lo hubiera logrado el primero que lo intentó, pues no recibiría el premio Nobel ni no estaríamos hablando del tema. Lo que pasó en esos primeros, entre el 80 y el 84, 85, es que lo intentó mucha gente y fracasó; y fracasó.…
Francis Villatoro explica las características de una unión Josephson, describiéndola como un dispositivo con dos terminales donde la corriente está relacionada con una magnitud física que caracteriza la unión.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #2tesis doctoral de martinis con deborésuperdirección de clark en tesis doctoralexperimento con unión josephsonunión josephson y corrienteteoría bcs superconductoreselectrones apareados bosonescondensado einstein a baja temperaturafrancis villatoro explica unión…para conseguir la supremacía, consiguió la supremacía, la publicó en Nature y dijo: ahí os quedáis Google, yo quiero seguir haciendo investigación básica, porque ahora lo que quería Google es que lo aplicara, o de aplicaciones no, te hago la ciencia básica. Bueno, pues de Martinis era un chavalín que estaba haciendo su tesis doctoral y entonces, bajo la dirección de Deboré y la superdirección de Clark, se pone a hacer el experimento. Entonces le ocurren varias ideas muy interesantes. Este experimento tiene obviamente muchos problemas, conceptualmente es un experimento relativamente trivial. Lo que tenemos es una unión Josephson, la unión Josephson. es una unión en la que la relación entre la corriente, es un diodo, digamos, un pequeño dispositivo que tiene dos terminales, aplicas una corriente y hay una diferencia de potencial entre los dos extremos del sistema Bien, pues la relación entre la corriente y la magnitud física que caracteriza la unión, que como es una unión superconductora, pues hay, que se describe, recordad que los superconductores, según la teoría BCC, BCS, perdón, BCS, Bardeen-Cupert-Chifred, es una teoría en la que se aparean los electrones y los electrones se convierten en parejitas que son bosones y esos bosones a muy baja temperatura se condensan en un condensado Bosch -Einstein. Entonces en el material superconductor tú tienes electrones no condensados, dos fluidos, y fermiónicos, electrones no condensados y un fluido bosónico condensado de pares de Cooper. Los pares de Cooper es un sistema cuántico macroscópico. Los condensados…
Francis Villatoro explica su experiencia investigando líneas de transmisión no lineales utilizando diodos Josephson y superconductores, destacando su aplicación en microondas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1fase función de onda condensadocorriente dispositivo fasevoltaje fase derivadaecuación sine-gordon dispositivosinvestigación matemática ecuación sine-gordondiodos josephson y microondaslíneas de transmisión no lineales francis villatororesonador acoplado a unión josephsoncapacitancia efectiva de la unión…tiene que ir, así que no vamos a robarle más tiempo. Lo tendrá que escuchar en el audio lo que voy a contar ahora. Lo siento, Francis, un imprevisto. No te preocupes, las cosas pasan, muchísimas gracias, Juan Carlos; hemos disfrutado mucho de tus escutoides. Hasta la próxima. Bueno, pues hay un parámetro cuántico, macroscópico, un parámetro termodinámico, digamos, que es la fase de la función de onda común a todo condensado. Entonces la corriente en el dispositivo depende de esa fase y el voltaje también depende de la fase, en concreto de la derivada de la fase. Bien, pues hay una relación no lineal de tipo sinusoidal entre la corriente y el parámetro de fase y eso hace que la ecuación de Sine-Gordon, una ecuación de Klein-Gordon con un potencial sinusoidal se utilice para describir este tipo de dispositivos. Yo he investigado, yo he publicado artículos en este campo a nivel matemático. Yo he estudiado, por ejemplo, líneas de transmisión no lineales con diodos Jofferson, con diodos superconductores, una cosa muy estudiada en ingeniería eléctrica y con muchas aplicaciones en microondas, etc. Bien, pues resulta que si tú combinas en el dispositivo de manera adecuada, acoplas un resonador a la unión Josephson; cuando tú calculas las ecuaciones, que son muy sencillitas, lo que obtienes es que la corriente tiene dos componentes: esa expresión sinusoidal no lineal más una componente que depende de la capacitancia efectiva de la unión. La unión, obviamente, como cualquier dispositivo electrónico, tiene una inductancia, capacitancia y resistencia efectivas que hay que tener en cuenta; la no linealidad es en el caso de que no existen estos efectos espurios. Bien, pues aparece una segunda derivada del parámetro de fase y eso lo que hace es que el potencial en lugar de ser una sinusoide, una especie como de olita hacia arriba y hacia abajo, un seno, es un seno inclinado y yo tengo dos corrientes, una corriente que…
Francis Villatoro explica cómo los experimentos de Esaki y Gerbeck revelaron una corriente inesperada debido al efecto túnel en dispositivos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #11experimentos de esaki y gerbeckunión josephson acoplada a resonadorefecto túnel newtoniano efectivocorriente crítica en potencial crítico…pocitos tienen, todos esos pozos de potencial, tienen ahí agarraditas a las partículas. A nivel clásico, yo no debería de ver ningún tipo de corriente. Pero cuando tú lo mides, te encuentras que hay una corriente. Lo mismo que vio Gerbeck, lo que ha visto. Esaki, lo que ha visto todos los que han trabajado en efecto túnel Aparece una corriente donde no tendría que haberla Dices, pues es que hay efecto túnel Y entonces eso es la idea del experimento conseguir una unión Josephson acoplada a un resonador que a muy baja temperatura me muestre este potencial, si quieres, newtoniano efectivo y ver cómo para un potencial crítico, por encima de ese potencial crítico, perdón, una corriente crítica, por encima de esa corriente crítica veo una corriente eléctrica clara, pero por debajo veo como una corriente, entre comillas, mucho más débil que está asociada a ese efecto túnel, que como esto es un dispositivo macroscópico, pues es un dispositivo, un efecto túnel macroscópico. Para lograr ver esto, ya os digo, muchos grupos lo intentaron porque parecía tan fácil, es decir, lo que ya está premiado con un Nobel hace 10 años, pues debe ser trivial repetirlo, aunque haya que haber que hacer, pues no, resulta que había que ser, el…