約瑟夫森（英國物理學(xué)家，預(yù)言隧道超導(dǎo)電流）

約瑟夫森(1940～ ）Josephson，Brian David英國物理學(xué)家。1940年1月4日生于英國威爾士的加迪夫。中學(xué)畢業(yè)后在劍橋三一學(xué)院學(xué)數(shù)學(xué)和物理。還是大學(xué)生時就從事科學(xué)研究，1960年在劍橋大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，1964年獲碩士博士學(xué)位。1962～1969年任劍橋大學(xué)三一學(xué)院初級研究員。1965～1966年在美國伊利諾伊大學(xué)任研究助理教授。1967～1972年任劍橋大學(xué)研究部副主任。

人物生平

1962年，約瑟夫森計(jì)算了超導(dǎo)結(jié)的隧道效應(yīng)并得出結(jié)論：如果兩個超導(dǎo)體距離足夠近，電子對可以通過超導(dǎo)體之間的極薄絕緣層形成超導(dǎo)電流，而超導(dǎo)結(jié)上并不出現(xiàn)電壓；如果超導(dǎo)結(jié)上加有電壓，可產(chǎn)生高頻超導(dǎo)電流。約瑟夫森由于預(yù)言隧道超導(dǎo)電流而獲得1973年度諾貝爾物理學(xué)獎。1969年獲英國新科學(xué)家稱號和美國研究有限公司獎勵。曾獲F.倫敦獎、范德波獎?wù)?、克雷森獎?wù)?、休斯獎?wù)?、霍爾維克獎?wù)隆?/p>

1996年，約瑟夫森還與加州大學(xué)女統(tǒng)計(jì)學(xué)家烏茲（Jessica Utts）教授合寫了一篇文章《超自然：證據(jù)及其對意識的含義》，部分發(fā)表于《泰晤士報(bào)高教增刊》上。烏茲就是那位與海曼一同為中央情報(bào)局（CIA）評估美國星門計(jì)劃的專家，她本人相信特異功能，而海曼不相信。他們倆人的評估結(jié)論也有分歧。約瑟夫森與烏茲合作，重點(diǎn)在于解決實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)問題。因?yàn)榻?jīng)常有懷疑論者抨擊超自然主義者誤用統(tǒng)計(jì)，而烏茲是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專家，她可以把超心理一類實(shí)驗(yàn)結(jié)果“整理”得很好，作出符合行家水準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)分析。由此可見，現(xiàn)代靈學(xué)、超心理學(xué)越來越精致化，從形式上看，與常規(guī)科學(xué)幾乎無法區(qū)分。這也是外行、社會學(xué)家認(rèn)為它們也是科學(xué)的一個理由。當(dāng)然，還是前面的話，科學(xué)與科學(xué)也有區(qū)別。將外部區(qū)別轉(zhuǎn)化為內(nèi)部區(qū)別，并沒有真正解決爭論。

約瑟夫森效應(yīng)

電子能通過兩塊超導(dǎo)體之間薄絕緣層的量子隧道效應(yīng)。1962年由B.D約瑟夫森首先在理論上預(yù)言，在不到一年的時間內(nèi)，P.W.安德森和J.M.羅厄耳等人從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了約瑟夫森的預(yù)言。約瑟夫森效應(yīng)的物理內(nèi)容很快得到充實(shí)和完善，應(yīng)用也快速發(fā)展，逐漸形成一門新興學(xué)科——超導(dǎo)電子學(xué)。

兩塊超導(dǎo)體通過一絕緣薄層(厚度為10埃左右)連接起來，絕緣層對電子來說是一勢壘，一塊超導(dǎo)體中的電子可穿過勢壘進(jìn)入另一超導(dǎo)體中，這是特有的量子力學(xué)的隧道效應(yīng)。當(dāng)絕緣層太厚時，隧道效應(yīng)不明顯，太薄時，兩塊超導(dǎo)體實(shí)際上連成一塊，這兩種情形都不會發(fā)生約瑟夫森效應(yīng)。絕緣層不太厚也不太薄時稱為弱連接超導(dǎo)體。兩塊超導(dǎo)體夾一層薄絕緣材料的組合稱S-I-S超導(dǎo)隧道結(jié)或約瑟夫森結(jié)。約瑟夫森效應(yīng)主要表現(xiàn)為：

直流約瑟夫森效應(yīng)?結(jié)兩端的電壓V=0時，結(jié)中可存在超導(dǎo)電流，它是由超導(dǎo)體中的庫珀對的隧道效應(yīng)引起的。只要該超導(dǎo)電流小于某一臨界電流Ic，就始終保持此零電壓現(xiàn)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(jié)平面加恒定外磁場時，結(jié)中的隧道電流密度在結(jié)平面的法線方向上產(chǎn)生不均勻的空間分布。改變外磁場時，通過結(jié)的超導(dǎo)電流Is隨外磁場的增加而周期性地變化，描出與光學(xué)中的夫瑯和費(fèi)單縫衍射分布曲線相似的曲線，稱為超導(dǎo)隧結(jié)的量子衍射現(xiàn)象。

交流約瑟夫森效應(yīng)?結(jié)兩端的直流電壓V≠0時，通過結(jié)的電流是一個交變的振蕩超導(dǎo)電流，振蕩頻率（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(shù)，這使超導(dǎo)隧道結(jié)具有輻射或吸收電磁波的能力。以微波輻照隧道結(jié)時可產(chǎn)生共振現(xiàn)象。連續(xù)改變所加的直流電壓以改變交流振蕩頻率，當(dāng)約瑟夫森頻率f等于微波頻率的整數(shù)倍時，就發(fā)生共振，此時有直流成分的超導(dǎo)電流流過隧道結(jié)，在I-V特性曲線上可觀察到一系列離散的階梯式的恒定電流。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。