約瑟夫森

約瑟夫森(1940～ ）Josephson，Brian David英國物理學家。1940年1月4日生於英國威爾斯的加迪夫。中學畢業後在劍橋三一學院學數學和物理。還是大學生時就從事科學研究，1960年在劍橋大學獲學士學位，1964年獲碩士博士學位。1962～1969年任劍橋大學三一學院初級研究員。1965～1966年在美國伊利諾伊大學任研究助理教授。1967～1972年任劍橋大學研究部副主任。

基本介紹

• 中文名：約瑟夫森
• 國籍：英國
• 出生地：英國威爾斯的加迪夫
• 職業：物理學家

人物生平

1962年，約瑟夫森計算了超導結的隧道效應並得出結論：如果兩個超導體距離足夠近，電子對可以通過超導體之間的極薄絕緣層形成超導電流 ，而超導結上並不出現電壓；如果超導結上加有電壓，可產生高頻超導電流。約瑟夫森由於預言隧道超導電流而獲得1973年度諾貝爾物理學獎。1969年獲英國新科學家稱號和美國研究有限公司獎勵。曾獲F.倫敦獎、范德波獎章、克雷森獎章、休斯獎章、霍爾維克獎章。

1996年，約瑟夫森還與加州大學女統計學家烏茲（Jessica Utts）教授合寫了一篇文章《超自然：證據及其對意識的含義》，部分發表於《泰晤士報高教增刊》上。烏茲就是那位與海曼一同為中央情報局（CIA）評估美國星門計畫的專家， 她本人相信特異功能，而海曼不相信。他們倆人的評估結論也有分歧。約瑟夫森與烏茲合作，重點在於解決實驗數據的統計問題。因為經常有懷疑論者抨擊超自然主義者誤用統計，而烏茲是套用統計學專家，她可以把超心理一類實驗結果“整理”得很好，作出符合行家水準的統計分析。由此可見，現代靈學、超心理學越來越精緻化，從形式上看，與常規科學幾乎無法區分。這也是外行、社會學家認為它們也是科學的一個理由。當然，還是前面的話，科學與科學也有區別。將外部區別轉化為內部區別，並沒有真正解決爭論。

約瑟夫森效應

電子能通過兩塊超導體之間薄絕緣層的量子隧道效應。1962年由B.D約瑟夫森首先在理論上預言，在不到一年的時間內，P.W.安德森和J.M.羅厄耳等人從實驗上證實了約瑟夫森的預言。約瑟夫森 效應的物理內容很快得到充實和完善，套用也快速發展，逐漸形成一門新興學科——超導電子學。

兩塊超導體通過一絕緣薄層(厚度為10埃左右)連線起來，絕緣層對電子來說是一勢壘，一塊超導體中的電子可穿過勢壘進入另一超導體中，這是特有的量子力學的隧道效應。當絕緣層太厚時，隧道效應不明顯，太薄時，兩塊超導體實際上連成一塊，這兩種情形都不會發生約瑟夫森效應。絕緣層不太厚也不太薄時稱為弱連線超導體。兩塊超導體夾一層薄絕緣材料的組合稱S-I-S超導隧道結或約瑟夫森結。約瑟夫森效應主要表現為：

直流約瑟夫森效應 結兩端的電壓V=0時，結中可存在超導電流，它是由超導體中的庫珀對的隧道效應引起的。只要該超導電流小於某一臨界電流Ic，就始終保持此零電壓現象，Ic稱為約瑟夫森臨界電流。Ic對外磁場十分敏感，甚至地磁場可明顯地影響Ic。沿結平面加恆定外磁場時，結中的隧道電流密度在結平面的法線方向上產生不均勻的空間分布。改變外磁場時，通過結的超導電流Is隨外磁場的增加而周期性地變化， 描出與光學中的夫琅和費單縫衍射分布曲線相似的曲線，稱為超導隧結的量子衍射現象。

交流約瑟夫森效應 結兩端的直流電壓V≠0時，通過結的電流是一個交變的振盪超導電流，振盪頻率（稱約瑟夫森頻率）f與電壓V成正比，即f=2eV/h，e為電子電量，h為普朗克常數，這使超導隧道結具有輻射或吸收電磁波的能力。以微波輻照隧道結時可產生共振現象。連續改變所加的直流電壓以改變交流振盪頻率，當約瑟夫森頻率f等於微波頻率的整數倍時，就發生共振，此時有直流成分的超導電流流過隧道結，在 I-V 特性曲線上可觀察到一系列離散的階 梯式的恆定電流。測定約瑟夫森頻率f，可由電壓V測定常量2e/ h，或從已知常量e和h精確測定V。