超流体与玻色-爱因斯坦凝聚

喷泉效应

/ SOO-per-FLOO-id FOWN-tun ih-FEKT /

拿一根盛着超流氦的细管,用一束微光照它的底部、让它升温哪怕一丁点,液体便会沿着管子窜上去,像一股小喷泉似的从顶上喷出。给液体加热竟让它向上射出,听上去与常理相反——热通常只让东西冒泡或冒汽——可超流体偏偏就这么干。

喷泉效应之所以发生,是因为在超流体里,热与流动诡异地纠缠在一起。把这液体想成一个携热的正常部分,外加一个无摩擦的超流部分。若你用细粉把一条窄通道塞满,让只有那无摩擦的部分挤得过去,再轻轻加热一侧,超流便会朝温暖的那一区奔涌,想把温差抹平——而由于这无摩擦的流动毫无阻力,它能积聚到足以从喷嘴里射出一道稳稳的水柱。

它之所以重要,是因为它是最生动、最直观的演示之一,表明超流体受量子规则支配,而非受寻常压强那种推推搡搡的支配。常见的误解是以为热把液体煮沸了向上送;其实根本没有任何东西在沸腾——这道喷流是由超流成分朝热处流动驱动的,是对温差的一种纯粹力学响应。

在那个经典演示里,一根塞满细金刚砂粉的玻璃管浸在超流氦中;只要把粉末加热到极微的程度,一道细细的氦喷流便会向空中喷出好几厘米,只要那柔和的暖意还在,它就一直喷下去。

一丝热意,便让超流氦从塞满细粉的管中喷涌而出。

由于只有超流部分能穿过粉塞,而它又不携带热,到达温暖那一侧的液体反而比它出发处更冷——喷泉效应其实可以当作一台微小的热泵来用。

又称
thermomechanical effectfountain effect喷泉效应