量子现象与技术
超流动性
超流动性是某些超冷液体所具有的一种奇异能力:它们能以零黏度流动——也就是完全没有内部摩擦。经典的例子是冷却到约两开尔文以下的液氦,那只比绝对零度高出区区几度。处于这种状态时,液体会做出任何普通流体都做不到的事:它会沿容器壁结成一层薄膜爬上去再溢出来,能从细到任何普通液体都漏不过去的孔隙中逃逸,而且一旦被搅动起来旋转,便会无休止地打着旋而不减速。
这些古怪行径,是一种被放大的量子效应的可见印记。氦-4 原子是玻色子,在临界温度以下,它们中很大一部分会凝聚进同一个量子态,由一个铺展在整份样品上的、共享的波函数所描述。于是液体便作为一个统一而相干的整体运动。摩擦通常源于原子一个一个地散射,但一片相干的凝聚体没有低能量的散射途径,因此它干脆毫无阻力地滑行而过。
超流动性是超导电性的近亲:两者都是带有无摩擦流动的宏观量子态,一个是中性原子的,另一个是带电电子对的。较轻的同位素氦-3,其原子是费米子,也能变成超流体,但只在远为更冷的温度下、且只有在它的原子像超导体里的电子那样两两配对之后才行。超流动性是最生动的提醒之一:量子力学并不局限于微观世界。
T < T_λ (~2.17 K for helium-4) ⇒ viscosity → 0
在其转变温度以下,液氦能完全没有内部摩擦地流动。
超流氦并非字面意义上「全部」无摩擦——在有限温度下,它表现得像正常成分与超流成分的混合体,只有超流的那部分才无阻流动。当温度趋近绝对零度时,才逼近纯粹的超流体。
又称
另见