约瑟夫森

1962年，约瑟夫森计算了超导结的隧道效应并得出结论：如果两个超导体距离足够近，电子对可以通过超导体之间的极薄绝缘层形成超导电流 ，而超导结上并不出现电压；如果超导结上加有电压，可产生高频超导电流。约瑟夫森由于预言隧道超导电流而获得1973年度诺贝尔物理学奖。1969年获英国新科学家称号和美国研究有限公司奖励。曾获F.伦敦奖、范德波奖章、克雷森奖章、休斯奖章、霍尔维克奖章。

1996年，约瑟夫森还与加州大学女统计学家乌兹（Jessica Utts）教授合写了一篇文章《超自然：证据及其对意识的含义》，部分发表于《泰晤士报高教增刊》上。乌兹就是那位与海曼一同为中央情报局（CIA）评估美国星门计划的专家， 她本人相信特异功能，而海曼不相信。他们俩人的评估结论也有分歧。约瑟夫森与乌兹合作，重点在于解决实验数据的统计问题。因为经常有怀疑论者抨击超自然主义者误用统计，而乌兹是应用统计学专家，她可以把超心理一类实验结果“整理”得很好，作出符合行家水准的统计分析。由此可见，现代灵学、超心理学越来越精致化，从形式上看，与常规科学几乎无法区分。这也是外行、社会学家认为它们也是科学的一个理由。当然，还是前面的话，科学与科学也有区别。将外部区别转化为内部区别，并没有真正解决争论。

电子能通过两块超导体之间薄绝缘层的量子隧道效应。1962年由B.D约瑟夫森首先在理论上预言，在不到一年的时间内，P.W.安德森和J.M.罗厄耳等人从实验上证实了约瑟夫森的预言。约瑟夫森 效应的物理内容很快得到充实和完善，应用也快速发展，逐渐形成一门新兴学科——超导电子学。

两块超导体通过一绝缘薄层(厚度为10埃左右)连接起来，绝缘层对电子来说是一势垒，一块超导体中的电子可穿过势垒进入另一超导体中，这是特有的量子力学的隧道效应。当绝缘层太厚时，隧道效应不明显，太薄时，两块超导体实际上连成一块，这两种情形都不会发生约瑟夫森效应。绝缘层不太厚也不太薄时称为弱连接超导体。两块超导体夹一层薄绝缘材料的组合称S-I-S超导隧道结或约瑟夫森结。约瑟夫森效应主要表现为：

直流约瑟夫森效应结两端的电压V=0时，结中可存在超导电流，它是由超导体中的库珀对的隧道效应引起的。只要该超导电流小于某一临界电流Ic，就始终保持此零电压现象，Ic称为约瑟夫森临界电流。Ic对外磁场十分敏感，甚至地磁场可明显地影响Ic。沿结平面加恒定外磁场时，结中的隧道电流密度在结平面的法线方向上产生不均匀的空间分布。改变外磁场时，通过结的超导电流Is随外磁场的增加而周期性地变化， 描出与光学中的夫琅和费单缝衍射分布曲线相似的曲线，称为超导隧结的量子衍射现象。

交流约瑟夫森效应结两端的直流电压V≠0时，通过结的电流是一个交变的振荡超导电流，振荡频率（称约瑟夫森频率）f与电压V成正比，即f=2eV/h，e为电子电量，h为普朗克常数，这使超导隧道结具有辐射或吸收电磁波的能力。以微波辐照隧道结时可产生共振现象。连续改变所加的直流电压以改变交流振荡频率，当约瑟夫森频率f等于微波频率的整数倍时，就发生共振，此时有直流成分的超导电流流过隧道结，在 I-V 特性曲线上可观察到一系列离散的阶 梯式的恒定电流。测定约瑟夫森频率f，可由电压V测定常量2e/ h，或从已知常量e和h精确测定V。