约瑟夫森和隧道效应——6月8日科学史上的今天

2018-06-08作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



在物质界面上最奇异的就是隧道效应,但人们普遍认为在超导体界面上不可能有隧道现象出现。1962年,年仅22岁的布瑞恩·大卫·约瑟夫森却以BSC理论为基础,大胆地做出预言,认为即使在超导情况下也能有隧道效应发生。


1957年,约瑟夫森考入英国剑桥大学三一学院学习数学,他以优异成绩读完数学II后,改学物理专业。从三一学院物理系本科毕业后,约瑟夫森来到蒙德实验室,即卡文迪许实验室的旧址。他在这里读研究生,师从著名物理学家布瑞恩·皮帕德。正是皮帕德和另一位老师费尔·安德森提出了在两块超导体之间有可能存在着隧道效应。从课程作业的理论计算中约瑟夫森发现了超导体导电的非线性规律,同时也证明超导体内的电子同样存在着奇特的隧道穿越行为。1962年6月8日,他完成了这篇论文,在安德森的建议下,他把这篇论文投寄到了《物理评论快报》。


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在1962年召开的第8届低温物理学会上,一场不可避免的争辩开始了。一方是富有经验的晶体管发明人之一,唯一一位两度诺贝尔物理学奖的获得者巴丁,另一方则是正读研究生尚未毕业的小伙子约瑟夫森。最终约瑟夫森以他的严密数学论证取得了胜利。很快地,约瑟夫森的超导隧道效应被美国物理学家、诺贝尔奖获得者菲利普·安德森和约翰·罗厄尔的实验所证实。


约瑟夫森效应在电子学领域获得重要应用的同时,也形成了一门新兴学科——超导电子学。由于这一效应发现的重要意义,1972年,约瑟夫森获得惠更斯金质奖章以及霍尔维克奖,1973年约瑟夫森与另外两位科学家共同获得当年的诺贝尔物理学奖。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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