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超流体  

2009-05-18 23:00:51|  分类: Collection |  标签: |举报 |字号 订阅

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                              超流体 - 卓萧 - 卓萧的时光机 

液态氦在-271℃以下时,它的内摩擦系数变为零,这时液态氦可以流过半径为十的负五次方厘米的小孔或毛细管,这种现象叫做超流现象(Superfluidity),这种液体叫做超流体(Superfluid)。
  超流体是超低温下具有奇特性质的理想流体,即流体内部完全没有粘滞。超流体所需温度比超导还低,它们都是超低温现象,许多人想搞室温超导,违背自然规律,也是永动机式的幻想。 氦有两种同位素,即由2个质子和2个中子组成的氦4和由2个质子和1个中子组成的氦3。液态氦-4在冷却到2K以下时,开始出现超流体特征, 20世纪30年代末,苏联科学家彼得?卡皮察首先观测到液态氦4的超流体特性。他因此获得1978年诺贝尔物理学奖。这一现象很快被苏联科学家列夫·郎道用凝聚态理论成功解释。不过,科学家直到20世纪70年代末才观测到氦3的超流体现象,因为使氦3出现超流体现象的温度只有氦4的千分之一。 爱因斯坦预言,原子气体冷却到非常低的温度,所有原子会以最低能态凝聚,物质的这一状态就被称为玻色-爱因斯坦凝聚态。玻爱凝聚态物质就是超导体和超流体,它实际是半量子态,在半量子态下,费米子象玻色子一样可以在狭小空间内大量凝聚。
  超流体原理的应用尚在研究之中。不过,这一领域已经曙光初现。2002年,德科学家实现铷原子气体超流体态与绝缘态可逆转换。世界科技界认为该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。这一成果被中国两院院士评为2002年世界十大科技进展之一。
  实验发现,液氦能沿极细的毛细管流动而几乎不呈现任何粘滞性,这一现象首先由卡皮查于1937年观察到的,称之为超流性,实验还发现,存在一个临界速度v,在v以上,超流流动被破坏。氦由正常流体和超流体两部分组成,其中超流部分没有粘滞性,熵也为零,而正常流体部分的性质与普通的经典流体一样,具有粘滞性和熵,朗道认为超流成分则是在理想背景流体上的一些元激发。

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