Efectos cuánticos macroscópicos : incertidumbre de medición en el sistema Josephson del INTI

El ampere, una de las unidades de base del Sistema Internacional (SI) es mantenido en los Institutos Nacionales de Metrología por medio de dos efectos cuánticos macroscópicos: el efecto Josephson para la tensión eléctrica y el efecto Hall cuántico para la resistencia eléctrica. Empleando el efecto J...

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Autores principales: Iuzzolino, Ricardo Javier, Melo, Juan Ignacio, Laiz, Héctor Manuel, Tischler, Moisés
Formato: Artículo publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Asociación Física Argentina 2001
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v13_n01_p186
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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spelling afa:afa_v13_n01_p1862025-12-11T16:56:22Z Efectos cuánticos macroscópicos : incertidumbre de medición en el sistema Josephson del INTI An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2001;01(13):186-190 Iuzzolino, Ricardo Javier Melo, Juan Ignacio Laiz, Héctor Manuel Tischler, Moisés El ampere, una de las unidades de base del Sistema Internacional (SI) es mantenido en los Institutos Nacionales de Metrología por medio de dos efectos cuánticos macroscópicos: el efecto Josephson para la tensión eléctrica y el efecto Hall cuántico para la resistencia eléctrica. Empleando el efecto Josephson, el volt es reproducido utilizando los escalones cuánticos de tensión eléctrica de un arreglo de junturas Josephson.. La tensión eléctrica de cada escalón es igual a Vj = hf/2e, donde h es la constante de Planck, e la carga del electrón y ƒ la frecuencia de la radiación electromagnética con que se irradia la juntura Josephson. La tensión eléctrica total de las junturas conectadas en serie resulta Vj = nhƒ/2e. En este trabajo se informa sobre la capacidad de medición de tensión eléctrica que posee el INTI, basada en este fenómeno cuántico macroscópico. En el sistema que posee el INTI la tensión eléctrica total de las junturas es del orden de IV. Se describe la evaluación de la incertidumbre intrínseca de su sistema Josephson (patrón nacional de tensión eléctrica), que resulta ser ±11 nV. Se describe el procedimiento de transferencia de esta tensión eléctrica a patrones secundarios de trabajo. Ella representa el primer eslabón en la cadena de trazabilidad metrológica. Se muestra aquí que la incertidumbre típica de este procedimiento es de ±315 nV, siendo dominante la componente de tipo estadístico, la cual es atribuible a la inestabilidad de la tensión eléctrica del patrón secundario de trabajo The Ampere, one of the units of the International System (SI) is maintained at many national metrology laboratories by two macroscopic quantum effects: the Josephson effect for reproducing the Electric Potential and the Quantum Hall effect for reproducing the Electric Resistance. With the Josephson effect the Volt is reproduced using the voltage of the quantum steps of an array of Josephson junctions. The voltage of each step is equal to V-hf/2e, where h is Plank's constant, e is the electron's charge and ƒ is the frequency of the electromagnetic radiation which is applied to the Josephson array. Thus, the total voltage of the Josephson array, when ʼn steps are added up by all the junctions of the array is Vj = nhƒ/2e.The aim of this report is to inform about INTI's capacity to maintain the Volt and to calibrate secondary standard, using a 1 V Josephson array. First, we describe the intrinsic uncertainty evaluation of our Josephson based system (The primary standard of Electric Potential), resulting in ±11 nV. Then, we describe how to transfer this Electric Potential to a secondary standard. This is the first step in the traceability of measurements. Finally, we show that the total uncertainty in the calibration of a secondary standard results typically in ±315 nV, where the main contribution comes from the noise and instability of the secondary standard Fil: Iuzzolino, Ricardo Javier. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Departamento de Patrones Nacionales de Medida. Buenos Aires. Argentina Fil: Melo, Juan Ignacio. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Departamento de Patrones Nacionales de Medida. Buenos Aires. Argentina Fil: Laiz, Héctor Manuel. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Departamento de Patrones Nacionales de Medida. Buenos Aires. Argentina Fil: Tischler, Moisés. Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI). Departamento de Patrones Nacionales de Medida. Buenos Aires. Argentina Asociación Física Argentina 2001 info:ar-repo/semantics/artículo info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v13_n01_p186
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