量子現象與技術
超流動性
超流動性是某些超冷液體所具有的一種奇異能力:它們能以零黏度流動——也就是完全沒有內部摩擦。經典的例子是冷卻到約兩開爾文以下的液氦,那只比絕對零度高出區區幾度。處於這種狀態時,液體會做出任何普通流體都做不到的事:它會沿容器壁結成一層薄膜爬上去再溢出來,能從細到任何普通液體都漏不過去的孔隙中逃逸,而且一旦被攪動起來旋轉,便會無休止地打著旋而不減速。
這些古怪行徑,是一種被放大的量子效應的可見印記。氦-4 原子是玻色子,在臨界溫度以下,它們中很大一部分會凝聚進同一個量子態,由一個鋪展在整份樣品上的、共享的波函數所描述。於是液體便作為一個統一而相干的整體運動。摩擦通常源於原子一個一個地散射,但一片相干的凝聚體沒有低能量的散射途徑,因此它乾脆毫無阻力地滑行而過。
超流動性是超導電性的近親:兩者都是帶有無摩擦流動的宏觀量子態,一個是中性原子的,另一個是帶電電子對的。較輕的同位素氦-3,其原子是費米子,也能變成超流體,但只在遠為更冷的溫度下、且只有在它的原子像超導體裡的電子那樣兩兩配對之後才行。超流動性是最生動的提醒之一:量子力學並不局限於微觀世界。
T < T_λ (~2.17 K for helium-4) ⇒ viscosity → 0
在其轉變溫度以下,液氦能完全沒有內部摩擦地流動。
超流氦並非字面意義上「全部」無摩擦——在有限溫度下,它表現得像正常成分與超流成分的混合體,只有超流的那部分才無阻流動。當溫度趨近絕對零度時,才逼近純粹的超流體。
又稱
另見