超伝導ループにおける磁束量子化 (SQUID)

超伝導ループ（SQUID）におけるフラックス量子化の理解

超伝導ループにおけるフラックス量子化は、超伝導体の量子力学的性質から生じる魅力的な現象です。これは、非常に感度の高い磁力計である超伝導量子干渉素子（SQUID）と呼ばれるデバイスに特に重要です。

コンセプト

フラックスの量子化の中心には、磁束の量子化があります。超伝導ループでは、ループを通過する総磁束（Φ）は、磁束量子（Φ）の整数倍として量子化されます。₀)。

数式

フラックス量子化を計算するための式は以下の通りです:

( { magneticFlux }) => Math.round(磁束 / 磁束量子)

どこ：

• 磁束 (Φ) 超伝導ループを通る磁束、単位はウェーバー(Wb)で測定されます。
• マグネティックフラックス量子 (Φ₀） - 磁束の量、約2.067833848 x 10に等しい基本定数^-15 おかえり

例計算

磁束が4.1357 x 10であるとしましょう。^-15 Wb。私たちの公式を使用します：

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

磁束 = 4.1357 * Math.pow(10, -15)

n = Math.round(磁束 / 磁束量子)

値を代入する:

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

したがって:

n = 2

したがって、磁束は2つのフラックス量子に量子化されます。

SQUIDの応用

SQUIDはフラックス量子化を利用して、非常に小さな磁場を測定します。彼らは以下の様々な分野で応用されています：

• 医療画像 脳の活動をマッピングするために、脳磁図法（MEG）などの技術を使用しています。
• 地球物理学 地球の磁場の微細な変化を検出すること。
• 材料科学 超伝導材料とその特性を研究する。

よくある質問

フラックス量子化の意義は何ですか？

フラックス量子化はSQUIDの動作にとって重要であり、彼らが非常に高い精度で磁場を検出できるようにしています。

SQUIDが測定できる磁場はどれくらい小さいですか？

A: SQUIDは、5 x 10のような小さな磁場を測定することができます。^-18 Tは、実際には非常に微小です。

Q: SQUIDを使用する際の実際的な課題はありますか？

A: はい、SQUIDは絶対零度に近い非常に低い温度で動作する必要があり、これには高度な超冷却システムが必要です。