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(gè)超導(dǎo)體距離足夠近,電子對(duì)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(jiǎng)。1969年獲英國(guó)新科學(xué)家稱號(hào)和美國(guó)研究有限公司獎(jiǎng)勵(lì)。曾獲F.倫敦獎(jiǎng)、范德波獎(jiǎng)?wù)、克雷森?jiǎng)?wù)隆⑿菟躬?jiǎng)?wù)、霍爾維克獎(jiǎng)?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(duì)意識(shí)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(píng)估美國(guó)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(píng)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(huì)學(xué)家認(rèn)為它們也是科學(xué)的一個(gè)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(zhēng)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(shí)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(duì)電子來說是一勢(shì)壘,一塊超導(dǎo)體中的電子可穿過勢(shì)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(shí),隧道效應(yīng)不明顯,太薄時(shí),兩塊超導(dǎo)體實(shí)際上連成一塊,這兩種情形都不會(huì)發(fā)生約瑟夫森效應(yīng)。絕緣層不太厚也不太薄時(shí)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(shí),結(jié)中可存在超導(dǎo)電流,它是由超導(dǎo)體中的庫珀對(duì)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(duì)外磁場(chǎng)十分敏感,甚至地磁場(chǎng)可明顯地影響Ic。沿結(jié)平面加恒定外磁場(chǎng)時(shí),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(chǎng)時(shí),通過結(jié)的超導(dǎo)電流Is隨外磁場(chǎng)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(shí),通過結(jié)的電流是一個(gè)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(shí)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(shí),就發(fā)生共振,此時(shí)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(cè)定約瑟夫森頻率f,可由電壓V測(cè)定常量2e/ h,或從已知常量e和h精確測(cè)定V。