Нестационарный эффект Джозефсона в фундаментальных физических экспериментах. Как следует из 3, множителем, связывающим частоту излучения и приложенное напряжение, является удвоенная величина eh - отношение заряда электрона к постоянной Планка.
Ступеньки Шапиро, возникающие на вольт-амперной характеристике джозефсоновского перехода под действием внешнего высокочастотного поля рис. 5, позволяют вместо очень слабой джозефсоновской генерации измерять частоту этого внешнего поля. Таким образом, измеряя напряжения ступенек и частоту электромагнитного излучения, можно вычислить отношение eh. Следует подчеркнуть, что радиочастота - одна из немногих физических величин, которые могут быть измерены с очень высокой точностью и, хотя электрическое напряжение не удается измерять столь же точно, в целом точность определения отношения eh с помощью нестационарного эффекта Джозефсона оказалась гораздо более высокой, чем это было раньше. Чем же важны измерения отношения eh и почему необходимо повышать точность таких измерений В фундаментальном разделе современной теоретической физики - квантовой электродинамике величина этого отношения, а точнее, постоянная тонкой структуры атома водорода вычисляется с очень высокой точностью.
Доступная для измерений точность этой величины до применения эффекта Джозефсона была далеко не достаточной в основном из-за недостаточной точности измерения постоянной Планка, так что существенное расхождение между теоретическим и экспериментальным значениями можно было приписать проявлению границ применимости квантовой электродинамики как таковой.
При использовании эффекта Джозефсона реально удалось повысить точность измерения величины eh в 20 раз и оказалось, что границы применимости квантовой электродинамики не проявляются.
Похожие эксперименты используются для создания стандартов единицы напряжения - вольта. Дело в том, что существующие гальванические стандарты вольта медленно меняются во времени - плывут, относительное изменение составляет примерно 310-7 в год. Периодическое сравнение уровня напряжения эталона с экспериментально определенным согласно соотношению 3 при воздействии излучения с очень высокой стабильностью частоты на контакт Джозефсона позволяет вводить необходимую поправку и получить в целом гораздо более стабильный стандарт вольта.
Основная трудность, с которой приходится сталкиваться в такого рода задаче, состоит в том, что типичное напряжение на контакте мало, составляет малую долю вольта. Поэтому для получения напряжения в один вольт соединяют последовательно большое число контактов и синхронизируют их джозефсоновскую генерацию с помощью внешнего излучения.