manbet手机版1996年10月9日

manbet手机版瑞典皇家科学院manbet手机版决定将1996年诺贝尔物理学奖授予

manbet手机版教授manbet手机版David m .李manbet手机版康奈尔大学，伊萨卡，纽约，美国，

manbet手机版教授manbet手机版道格拉斯·d·Osheroffmanbet手机版，斯坦福大学，斯坦福，加利福尼亚州，美国

manbet手机版教授manbet手机版罗伯特·c·理查森manbet手机版康奈尔大学，伊萨卡，纽约，美国

manbet手机版因为他们发现了氦-3中的超流体。

manbet手机版低温物理学的一个突破

manbet手机版在寒冷的冬天，当温度下降时，水蒸气变成水，水变成冰。manbet手机版这些所谓的manbet手机版相变manbet手机版而物质的变化状态可以用经典物理学粗略地描述和理解。manbet手机版当温度下降时，气体、液体和固体中的随机热运动停止了。manbet手机版但当温度进一步下降，接近绝对零度，-273.15°C时，情况就完全不同了。manbet手机版在液氦的样本中叫做manbet手机版超流态manbet手机版发生了，这是一种无法用经典物理学来理解的现象。manbet手机版当液体变成超流体时，它的原子突然失去了所有的随机性，在每次运动中都以协调的方式运动。manbet手机版这使得液体没有任何内部摩擦:它可以溢出一个杯子，通过非常小的孔流出，并显示出一系列其他的非经典效应。manbet手机版要对这种液体的性质有基本的了解，就需要一种先进的量子物理形式，因此这些非常冷的液体被称为manbet手机版量子液体manbet手机版．manbet手机版通过详细研究量子液体的性质，并将其与量子物理学低温预测进行比较，研究人员为在微观层面描述物质的基础提供了有价值的知识。

manbet手机版大卫·m·李，道格拉斯·d·奥舍洛夫manbet手机版而且manbet手机版罗伯特·c·理查森manbet手机版他于20世纪70年代初在康奈尔大学的低温实验室发现，氦同位素氦-3可以在仅比绝对零度高千分之二度的温度下形成超流体。manbet手机版这种超流体量子液体与20世纪30年代已经发现的、在正常氦同位素氦-4中高出2度(即1000倍)的温度下进行研究的超流体量子液体有很大不同。manbet手机版新的量子液体氦-3具有非常特殊的特性。manbet手机版其中一件事就是manbet手机版微物理的量子定律manbet手机版有时直接支配行为manbet手机版宏观manbet手机版身体也。

manbet手机版氦的同位素
manbet手机版在自然界中，惰性气体氦以两种形式存在，manbet手机版同位素manbet手机版它们的性质完全不同。manbet手机版氦-4是最常见的，而氦-3只出现在非常小的部分。manbet手机版氦-4的原子核有两个质子和两个中子(4代表核子的总数，即质子和中子)。manbet手机版原子核被一个有两个电子的电子层包围着。manbet手机版构成原子的粒子数甚至使氦-4被称为amanbet手机版玻色子manbet手机版．manbet手机版氦-3的原子核也有两个质子，但只有一个中子。manbet手机版由于氦-3的电子壳层也有两个电子，它由奇数个粒子组成，这使得它被称为amanbet手机版费米子manbet手机版．manbet手机版由于氦的两种同位素是由不同数量的粒子组成的，当它们被冷却到接近绝对零度的温度时，它们的行为就会产生巨大的差异。

manbet手机版同位素的性质
manbet手机版随后是氦-4等玻色子manbet手机版玻色-爱因斯坦统计manbet手机版这就意味着在某些情况下他们manbet手机版浓缩manbet手机版在能量最少的状态下。manbet手机版发生这种现象的相变过程称为玻色-爱因斯坦凝聚。manbet手机版第一个成功将氦-4气体冷却到如此低的温度并使其液化的人是Heike kamerling - onnes(1913年诺贝尔物理学奖)。manbet手机版这发生在20世纪初。manbet手机版他甚至还注意到，当温度接近绝对零度时，液体中会发生一些特殊的事情。manbet手机版但直到20世纪30年代末，Pjotr Kapitsa(1978年诺贝尔物理学奖)才在实验上发现manbet手机版超流态manbet手机版这一现象首先由弗里茨·伦敦(Fritz London)作了图解解释，后来又由列夫·兰道(Lev Landau, 1962年诺贝尔物理学奖得主)详细解释。manbet手机版这些解释的基础是，当温度仅高于绝对零度2.17°时，出现相变的超流体液体是一种氦原子的玻色-爱因斯坦凝聚态。

manbet手机版接下来是氦-3等费米子manbet手机版费米狄拉克统计manbet手机版在最低能量状态下应该是不可凝结的。manbet手机版因此，氦-3中不可能有超流体，它和氦-4一样，可以在绝对零度以上几度的温度下液化。manbet手机版但费米子实际上可以被凝聚，但以一种更复杂的方式。manbet手机版这是由BCS理论提出的manbet手机版超导金属manbet手机版由约翰·巴丁、利昂·库珀和罗伯特·施里弗(1972年诺贝尔物理学奖)提出。manbet手机版该理论基于电子是费米子(它们只由一个奇数粒子组成)这一事实，因此就像氦-3原子一样遵循费米-狄拉克统计。manbet手机版但是，在高度冷却的金属中，电子可以结合成两个，形成所谓的东西manbet手机版库伯对manbet手机版然后表现为玻色子。manbet手机版这些对可以发生玻色-爱因斯坦凝聚形成玻色-爱因斯坦凝聚。manbet手机版从氦-4超流性和金属超导性的经验出发，预期液态氦-3中的费米子应该能够形成玻色子对，并且在同位素氦-3的极冷样品中应该可以获得超流性。manbet手机版尽管许多研究小组多年来一直在研究这个问题，特别是在20世纪60年代，但没有一个成功，许多人认为永远不可能实现氦-3的超流体。

manbet手机版这一发现
manbet手机版康奈尔大学的研究人员是低温专家，他们自己建造了他们的设备。manbet手机版有了它，他们可以产生极低的温度，使样品在绝对零度的几千度以内。manbet手机版大卫李manbet手机版而且manbet手机版罗伯特·理查森manbet手机版这些资深研究人员在干什么manbet手机版道格拉斯Osheroffmanbet手机版是团队里的研究生。manbet手机版实际上，他们在寻找一种不同的现象:在冰冻的氦-3冰中，向某种磁性顺序的相变。manbet手机版为了找到这种相变，他们研究了样品内测得的压力作为体积缓慢增加和减少时间的函数。manbet手机版正是奥舍洛夫敏锐的眼睛注意到了测量曲线上的小的额外跳跃(图1)。人们很容易把这种小的偏差看作是仪器或多或少无法解释的特性，但这个学生和他的年长同事们开始确信这是一种真实的效应。manbet手机版在1972年发表的第一份报告中，这一结果被解释为固态氦-3冰的相变，固态氦-3冰也可以在这样的低温下形成。manbet手机版但是，由于这种解释与测量的结果并不完全一致，于是进行了一系列快速的补充测量。同年，研究人员在第二次发表的论文中表明，液氦-3中实际上存在两种相变。manbet手机版这一发现预示着对这种新型量子液体的深入研究的开始。manbet手机版这位理论家作出了特别重要的贡献manbet手机版安东尼·莱格manbet手机版他协助解释了这一发现。manbet手机版因此，这对我们了解量子物理定律(适用于微观系统)如何直接支配宏观系统具有重要意义。

manbet手机版图1所示。manbet手机版该图显示了含有液态氦-3和固态氦-3冰混合物的样品内部的压力。manbet手机版试样首先承受外部压力增加约40分钟，然后外部压力降低。manbet手机版注意曲线在A点和B点的斜率变化，以及发生这些变化时的温度。manbet手机版这个图表与D.D. Osheroff, R.C. Richardson和D.M. Lee在《物理评论快报》上发表的图表相似manbet手机版28manbet手机版， 885(1972)，首次报道了新的氦-3相变。manbet手机版摘自N.D. Mermin和D.M. Lee在1976年《科学美国人》上的一篇文章(见进一步阅读)。

manbet手机版超流态的氦- 3
manbet手机版这种新液体确实是超流体，这一发现很快就得到了赫尔辛基工业大学Olli Lounasmaa领导的研究团队的证实。manbet手机版他们测量了放置在样品中的振荡弦的阻尼，发现当周围的液体经历相变到新状态时，阻尼减少了1000倍。manbet手机版这表明液体没有内部摩擦(manbet手机版粘度manbet手机版）.

manbet手机版后来的研究表明氦-3至少有三种不同的超流体相，其中一种只有在样品被置于磁场中时才会发生。manbet手机版作为一种量子液体，氦-3的结构比氦-4复杂得多。manbet手机版例如，manbet手机版各向异性manbet手机版，这意味着它在不同的空间方向上具有不同的性质，这在经典液体中不会发生，而更类似于液晶的性质(参见1991年诺贝尔物理学奖Pierre-Gilles de Gennes)。

manbet手机版如果使超流体液体以超过临界值的速度旋转，就会产生微观涡。manbet手机版这种现象，也被称为超流体氦-4，在氦-3中导致了广泛的研究，因为它的漩涡可以采取更复杂的形式。manbet手机版芬兰研究人员开发了一种技术，使用光纤直接观察涡旋如何影响旋转的氦-3表面，温度仅为绝对零度的千分之一度。

manbet手机版氦-3超流体的一个迷人应用
manbet手机版氦-3的超流相变最近被两个实验研究小组用来测试一个关于宇宙弦是如何在宇宙中形成的理论。manbet手机版这些巨大的假想物体被认为对星系的形成很重要，可能是大爆炸后瞬间发生的快速相变的结果。manbet手机版研究小组使用中微子诱导的核反应局部快速加热超流体氦-3样品。manbet手机版当它们再次冷却时，漩涡球就形成了。manbet手机版这些漩涡被认为是与宇宙弦相对应的。manbet手机版结果是，被测试的理论似乎适用于超流体氦-3中的漩涡形成，但不能作为宇宙中宇宙弦存在的证据。

manbet手机版David m .李
manbet手机版1931年生于美国纽约州拉伊市。manbet手机版美国公民。manbet手机版1959年获耶鲁大学物理学博士学位。manbet手机版由于发现氦-3中的超流体，李获得了1976年物理研究所弗朗西斯·西蒙爵士纪念奖和1980年美国物理学会奥利弗·e·巴克利固体物理学奖。

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manbet手机版1945年出生于美国阿伯丁。manbet手机版美国公民。manbet手机版1973年在康奈尔大学获得物理学博士学位。manbet手机版奥舍洛夫曾因发现氦-3中的超流体而获得1976年物理研究所弗朗西斯·西蒙爵士纪念奖和1980年美国物理学会奥利弗·e·巴克利固体物理学奖。

manbet手机版Douglas D. Osheroff教授
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manbet手机版斯坦福大学,94305年
manbet手机版美国

manbet手机版罗伯特·c·理查森
manbet手机版1937年生于美国华盛顿特区。manbet手机版美国公民。manbet手机版1966年获杜克大学物理学博士学位。manbet手机版理查德森曾因发现氦-3中的超流体而获得1976年物理研究所弗朗西斯·西蒙爵士纪念奖和1980年美国物理学会奥利弗·e·巴克利固体物理学奖。

manbet手机版Robert C. Richardson教授
manbet手机版物理系
manbet手机版康奈尔大学
manbet手机版14853年纽约伊萨卡岛
manbet手机版美国