Kuantisasi Fluks dalam Lingkaran Superkonduktor (SQUID)

Memahami Kuantisasi Fluks dalam Loop Superkonduktor (SQUID)

Kuantisasi fluks dalam rangkaian superkonduktor adalah fenomena yang menarik yang muncul dari sifat mekanika kuantum superkonduktor. Ini sangat penting dalam perangkat yang disebut Perangkat Interferensi Kuantum Superkonduktor (SQUID), yang merupakan magnetometer yang sangat sensitif.

Konsep

Di jantung kuantisasi fluks adalah kuantisasi fluks magnetik. Dalam sebuah loop superkonduktor, total fluks magnetik (Φ) yang melewati loop tersebut terkuantisasi dalam kelipatan bulat dari kuantum fluks magnetik (Φ₀) .

Rumus

Rumus untuk menghitung kuantisasi fluks adalah sebagai berikut:

( { magneticFlux }) => Math.round(magneticFlux / magneticFluxQuantum)

Di mana:

• fluks magnetik (Φ) Fluks magnetik melalui loop superkonduktor, diukur dalam Weber (Wb).
• kuantumFluksMagnetik (Φ₀\ Kuanta fluks magnetik, suatu konstanta fundamental yang kira-kira sama dengan 2.067833848 x 10^-15 Wb.

Contoh Perhitungan

Misalkan Anda memiliki fluks magnet sebesar 4.1357 x 10^-15 Wb. Menggunakan rumus kami:

magneticFluxQuantum = 2.067833848 * Math.pow(10, -15)

magnetikFluks = 4.1357 * Math.pow(10, -15)

n = Math.round(fluksMagnet / kuantumFluksMagnet)

Menggantikan nilai nilai:

n = Math.round(4.1357 * Math.pow(10, -15) / 2.067833848 * Math.pow(10, -15))

Oleh karena itu:

n = 2

Jadi, fluks magnet terkuantisasi menjadi 2 kuanta fluks.

Aplikasi SQUID

SQUIDs memanfaatkan kuantisasi fluks untuk mengukur medan magnet yang sangat kecil. Mereka ditemukan aplikasinya di berbagai bidang termasuk:

• Pencitraan Medis: Menggunakan teknik seperti Magnetoensefalografi (MEG) untuk memetakan aktivitas otak.
• Geofisika: Mendeteksi perubahan kecil di medan magnet Bumi.
• Ilmu Material Mempelajari materi superkonduktor dan sifat sifatnya.

Tanya Jawab

T: Apa arti penting dari kuantisasi fluks?

A: Kuantisasi fluks sangat penting untuk operasi SQUID, memungkinkan mereka untuk mendeteksi bidang magnet dengan presisi yang sangat tinggi.

Seberapa kecil medan magnet yang dapat diukur oleh SQUID?

A: SQUID dapat mengukur medan magnet sekecil 5 x 10^-18 T, yang memang sangat kecil.

T: Apakah ada tantangan praktis dalam menggunakan SQUID?

A: Ya, SQUID perlu beroperasi pada suhu yang sangat rendah, dekat dengan nol mutlak, yang membutuhkan sistem kriogenik yang canggih.