什么是超流体?超流体有何特殊性质?
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什么是超流体?超流体有何特殊性质?
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超流体是类似于超导体的一类流体。一般来说液体的流动性要弱于气体的流动性,但是液态超流体的流动性比一般的气体还要好得多!超流体的粘性系数完全为零,故超流体可以永无止境地流动!超流体最早是在液氦中发现的,当温度低于2.17开尔文时候,液氦的粘性系数突然降到零,然后开始了一些十分奇妙的现象。物理学家发现,处于超流态的液氦可以沿着容器壁垂直爬出容器!
超流态和超导体一样都是宏观量子效应!只有从量子力学里才能解释这类物态出现的根本原因。而能解释这类现象的物理理论又要归功于一位伟大的物理学家——爱因斯坦!爱因斯坦在二十世纪二十年代初,根据玻色统计理论,提出了著名的爱因斯坦凝聚,我们更多地把它叫做“玻色-爱因斯坦凝聚”。氦的同位素氦-4的超流现象就是因为氦原子发生了玻色-爱因斯坦凝聚,导致氦原子之间完全没有阻力。而氦-3作为费米子要想发生超流现象,需要温度更低,让两个氦-3原子凝聚成玻色子,进而引发玻色-爱因斯坦凝聚,我们把这种凝聚叫做“费米-狄拉克凝聚”。目前来说,可以将低温超导的BCS理论推广到费米超流体上,用超流体的原子代替超导体的电子,构造超流体的“Cooper对”,这样也能成功解释费米-狄拉克凝聚现象。
超流体的特殊性质里还有一个值得一说的:无限大导热率!这就导致超流体内部没有温差,这和超导体内部无电势差十分类似。
关于超流体的研究,早期有二流体模型,后来又有朗道理论,现在还出现了一些利用量子场论来研究的新方法,总之超流体的研究还在进行中,需要更多的智慧大脑投入其中。
2018-07-21 13:35:18