超流體與玻色-愛因斯坦凝聚

λ相變

/ LAM-duh tran-ZISH-un /

水結成冰時,是在單一而分明的溫度上完成的,那一瞬還會傾出固定的一份熱量。可把液氦冷向它的超流態,卻不大一樣——確有一個特別的溫度讓它改頭換面,但這變化是平滑地悄然逼近,最後在一個刀刃般的點上達到頂峰,而不是猛地放出一陣熱。

λ相變,就是液氦-4變成超流體的那個溫度,約在絕對零度以上2.17度。它的名字來自一張圖:若你畫出加熱時液體吸進多少熱量,那條曲線會上升,恰在相變處驟升成一個又高又尖的頂,再跌落——這形狀活像希臘字母λ。這一相變是連續的,意思是超流的那一份從零開始逐漸長大,而不是一下子全冒出來。

它之所以重要,是因為它是連續相變最乾淨、研究得最精細的範例,是「物質如何重新組織自己」這整套理論的一塊標尺。常見的混淆,是指望它像結冰那樣,有一份明確釋放的潛熱,和兩個共存相之間一道分明的界線;事實上,氦是平滑地過渡進超流態、不帶任何潛熱的,而這恰恰正是λ相變的特別之處。

把液氦冷過2.17開爾文,它原本劇烈的沸騰會戛然而止——在λ點之上,氣泡在它通體翻滾;可它一旦變成超流體,導熱便完美得連一個氣泡也生不出來,液面詭異地歸於平靜。

在λ點上,沸騰的氦在轉為超流體的一刻驟然變得平靜如鏡。

這個「λ」純粹是在描摹熱容曲線的形狀——它與波長,或你在物理裡可能遇到的任何別的λ,都毫無關係。

又稱
lambda pointλ点λ相变