什么是“氦”?特点?和超导超流体有什么关系?
超流动性
然而,液氦的奇妙之处并不在于低温。
Carmelin Ones是第一个获得液氦的科学家。不满意,他想进一步降低温度得到固态氦。他没有成功(固体氦是Kisom在1926年通过降温增压首次获得的),但他得到了一个意想不到的结果。
对于普通液体,随着温度的降低,密度会逐渐增大。Carmelin Ones降低了液氦的温度,果然液氦的密度增加了。然而,当温度降到-271℃时,奇怪的事情发生了。液氦突然停止起泡,变得像水晶一样透明,像一潭死水一样静止不动,密度突然降低。
这是另一种液氦。Carmelin把前者称为冒泡液氦氦ⅰ,而后者称为静态液氦氦ⅱ。
将一个小玻璃杯压入氦II中。玻璃杯是空的,但过了一会儿,液氦出现在玻璃杯底部,慢慢升到和玻璃杯外的液氦一样的高度。
用液氦托起这个小玻璃,挂在空中。看,杯子下面有液氦,一滴,两滴,三滴...很快,玻璃杯里的液氦就会“漏”出来。玻璃漏了吗?不,玻璃一点也不漏。这是怎么回事?
原来氦ⅱ是可以倒流的,它会沿着玻璃的壁爬进爬出。这是我们日常生活中从未遇到过的现象,只有在低温世界才会发生。这种现象叫超流性,有超流性的氦二叫超流。
后来,许多科学家研究了这种奇怪的现象,并有了许多新的发现。其中最有趣的是艾伦等人在1938年发现的氦刀喷泉。
在一个玻璃管里,有很细的金刚砂,上端接一个细喷嘴。将这根玻璃管浸入氦二中,照亮玻璃管较粗的下部,细喷嘴就会喷出氦二的喷泉。光线越强,水花越高,可高达几厘米。
氦ⅱ喷泉也是超流体的一个特殊性质。在这个实验中,光能被直接转化为机械能。
超导现象
你还记得拉姆齐把各种物质放入液态空气中的精彩实验吗?各种物质放入液氦中,情况更加奇妙。
看啊!在液氦的温度下,有一个铅环,上面放了一颗弹丸。铅球好像失去了重量,会浮在擂台上,与擂台保持一定的距离。
再看看!在液氦的温度下,将一个附有磁铁的金属盘慢慢放入盘中。磁铁快要碰到盘子的时候,链条松了,磁铁浮在盘子上,死活不肯掉下来。
仿佛置身于魔法世界!这一切只有在液氦的温度下才能发生。温度一升高,魔法就不起作用了。铅球落在铅环上,磁铁落在金属板上。
这是低温下的超导现象。
原来,在液氦的温度下,某些金属的电阻会消失;在金属环和金属盘中,电流会不断流动产生磁场。这时,磁场的斥力托住了铅球和磁铁,使它们漂浮在半空中。
在低温下,出现了许多奇妙的物理现象。许多重要的物理实验必须在低温下进行。
目前,全世界的物理学家都还在研究液氦,希望通过液氦达到更低的温度,研究各种物质在低温下会发生什么奇妙的变化,有哪些我们还不知道的性质。这就诞生了物理学的一个新分支——低温物理学。
氦,一种奇妙的物质,一直吸引着科学家们的注意。科学家继续研究氦,通过科学实验,为氦续写新的历史。