Josephson, Brian David

fisico inglese (Cardiff 1940). Ancora studente, presso l'Università di Cambridge, Josephson si è interessato al fenomeno della superconduttività e ha iniziato a studiare le proprietà della giunzione tra due superconduttori, più tardi, nel 1962, ha esteso il suo campo di ricerca all'effetto tunnel, studi per i quali nel 1973 ha ottenuto, con L. Esaki e I. Giaever, il premio Nobel per la fisica. Tra il 1965 e il 1966 è stato ricercatore all'Università dell'Illinois, tornato in Gran Bretagna, a Cambridge, ha continuato il suo lavoro di ricerca, divenendo nel 1974 professore di fisica. Successivamente Josephson ha sviluppato interessi per lo studio della mente, sostenendo una possibile connessione tra la parapsicologia e la quantistica meccanica.

Giunzione di Josephson

Insieme di due lamine di superconduttori messe a contatto attraverso una sottile pellicola di isolante: sull'uso di tale giunzione sono basati numerosi dispositivi criogenici usati in elettronica (vedi anche cryotron). Data la piccola distanza (10 ÷ 30 Å) tra le lamine superconduttrici, gli elettroni possono superare la barriera di potenziale creata dall'isolante per effetto di tunnel quantistico tra i due superconduttori, dando così luogo a circolazione di corrente. Nei superconduttori gli elettroni possono essere singoli oppure appaiati, con spin opposti, in coppie che vengono dette di Cooper. Il tunnel delle coppie si verifica anche a tensione nulla, mentre quello degli elettroni singoli richiede una tensione applicata sufficiente a permettere il salto di interbanda. Di conseguenza, nella caratteristica tensione-corrente di una giunzione Josephson sono presenti due rami separati corrispondenti ai due tipi di conduzione. I due rami rappresentano altrettanti stati stabiliti del dispositivo e sono utilizzati per la realizzazione di cryotron. Nella zona di isteresi tra i due stati la giunzione Josephson è in grado di generare oscillazioni a frequenze nel campo delle microonde. La frequenza f generata è data dalla relazione f = kV, dove V è la tensione applicata e k = 483,59 GHz/mV è un fattore di proporzionalità dipendente solo da costanti fisiche fondamentali, note con una precisione di 1×10^-7. Questa circostanza ha indotto il National Bureau of Standards ad adottare una nuova procedura per la conservazione del volt legale, basata su una misura di frequenza in un dispositivo Josephson. Un'altra interessante applicazione del dispositivo Josephson è la rivelazione di radiazione a lunghezze d'onda submillimetriche a basso livello di rumore. Su questo principio sono stati realizzati circuiti logici e memorie non volatili con velocissime transizioni e ridotte dissipazioni di potenza. Questo insieme di proprietà permette il progetto di microprocessori, estremamente veloci, realizzati in dimensioni ridottissime, che non presentano i problemi di eccessivo riscaldamento tipici dei dispositivi al silicio più avanzati.