超流體

是一種物態特點是完全缺乏黏性。如果將超流體放在環形的容器中。由於沒有摩擦力，就可以永無止境的流動。可以領阻力的逃離微管。甚至能從碗中向上“滴”出而逃逸

液態氦在-271℃以下時，它的內摩擦係數變為零，這時液態氦可以流過半徑為十的負五次方釐米的小孔或毛細管，這種液體叫做超流體。

它屬於超低溫下具有奇特性質的理想流體，即流體內部完全沒有粘滯。超流體所需溫度比超導還低，它們都是超低溫現象，許多人想搞室溫超導，違背自然規律，也是永動機式的幻 想。氦有兩種同位素，即由2個質子和2箇中子組成的氦4和由2個質子和1箇中子組成的氦3。液態氦-4在冷卻到2K以下時，開始出現超流體特徵。

愛因斯坦預言，原子氣體冷卻到非常低的溫度，所有原子會以最低能態凝聚，物質的這一狀態就被稱為玻色－愛因斯坦凝聚態。玻愛凝聚態物質就是超導體和超流體，它實際是半量子態，在半量子態下，費米子象玻色子一樣可以在狹小空間內大量凝聚。

外地核就是玻愛凝聚態的超流體物質，內地核則由中微子構成，都是高密度、大質量形態。

超流體

超流體是一種物質狀態,特點是完全缺乏黏性.如果將超流體放置於環狀的容器中,由於沒有摩擦力,它可以永無止盡地流動.例如液態氦在-271℃以下時,內摩擦係數變為零,液態氦可以流過半徑為十的負五次方釐米的小孔或毛細管,這種現象叫做超流現象(Superfluidity),這種液體叫做超流體(Superfluid).

超流體是物質的一種狀態,而不是一種物質.超流體匹配的詞是“製備”而不是“研製”.把氦冷凍到足夠低的溫度就是超流體

超流體沒有黏性,沒有摩擦力,毛細作用無窮強,很有趣……

目前超流體只在科研領域應用。有的理論認為宇宙本身或是一個“液態超流體”

超流體是超低溫下具有奇特性質的理想流體,即流體內部完全沒有粘滯.超流體所需溫度比超導還低,它們都是超低溫現象,許多人想搞室溫超導,違背自然規律,也是永動機式的幻想.氦有兩種同位素,即由2個質子和2箇中子組成的氦4和由2個質子和1箇中子組成的氦3.液態氦-4在冷卻到2K以下時,開始出現超流體特徵,20世紀30年代末,蘇聯科學家彼得•卡皮察首先觀測到液態氦4的超流體特性.他因此獲得1978年諾貝爾物理學獎.這一現象很快被蘇聯科學家列夫•郎道用凝聚態理論成功解釋.不過,科學家直到20世紀70年代末才觀測到氦3的超流體現象,因為使氦3出現超流體現象的溫度只有氦4的千分之一.愛因斯坦預言,原子氣體冷卻到非常低的溫度,所有原子會以最低能態凝聚,物質的這一狀態就被稱為玻色－愛因斯坦凝聚.玻愛凝聚態物質就是超導體和超流體,它實際是半量子態,在半量子態下,費米子象玻色子一樣可以在狹小空間內大量凝聚.外地核就是玻愛凝聚態的超流體物質,內地核則由中微子構成,都是高密度、大質量形態.

時空或許是某種形式的超流體。超流體是一種物質狀態，完全缺乏黏性，正由於沒有摩擦力，它可以永無止境地流動而不會失去能量。按照裡貝拉蒂和馬切諾尼的理論，時空作為這種特殊的物質形式，也具有非同尋常的特性，就像聲音在空氣中傳播一樣，它提供了一種介質，能讓波和光子得以傳播[3]。

研究人員透過建立模型，試圖將重力和量子力學融合為“量子引力”這種新理論，並表示這將是一個解釋宇宙的超流動性的合理模型。宇宙的四種基本力——電磁、弱相互作用、強相互作用和引力，量子力學可以解釋其他所有，只除了引力。而現在“量子引力”的建模需要去了解這種流體的黏度，結論是其黏度值極低，接近於零。而這在以前從未被加入到詳細考慮範圍內。[3]

研究人員表示，隨著現代天體物理學技術時代的到來，科學家們將擁有更強有力的線索來支援新興的時空模型

超流 Superfluid

神奇而又真實

Superfluid heliumwww.videoman.gr

超流體是一種物態，特點是完全失去粘性。如果將超流體放置於環狀的容器中，由於沒有摩擦力，它可以永無止盡地流動。它能以零阻力透過毛細管，甚至能從碗中向上“滴”出而逃逸。液氦在2.17 K以下時，它的摩擦係數變為零，這時液態氦可以流過半徑為十的負五次方釐米的小孔或毛細管，這種現象叫做超流現象(Superfluidity)，這種液體叫做超流體(Superfluid)

超流體是物質在沒有能量損失的情況下無限流動的一種物相。這種特性是由 Pyotr Leonidovich Kapitsa, John F. Allen 和 Don Misener 在1937年發現的。至少有兩種氦的同位素、一種銣的同位素和一種鋰的同位素可以在極低溫下實現。

只有液體和氣體才可能是超流體。例如，氦的凝固點是1k(25個大氣壓)，4He 的超流性質出現在 2k 左右。當體系中所有原子佔據相同的量子態時，就會發生超流相變。當原子被放在非常近的位置，冷卻到它們的量子波函式開始重疊，原子失去它們各自的特性時，就會發生這種情況，表現得更像一個超級原子，而不是一堆原子。

不尋常的行為都來自量子力學效應

發現

氦的穩定同位素是氦-3(或3He)，含有兩個質子和一箇中子；以及氦-4(或4He)，含有兩個質子和兩個中子。 4He 是大量天然存在的，自1950年以來，由於核反應堆中氚的衰變，已形成較輕的同位素3He。

這兩種氦同位素在低壓下都維持在液態，而且都顯示出超流特性，不過在這兩種體系下發生相變的溫度不同。1937年, 蘇聯物理學家Pyotr Leonidovich Kapitsa, 和加拿大物理學家John F. Allen 和 Don Misener ，在低於2.17 K的溫度下，在4He 中發現了超流態。(轉變到超流相被稱為 lambda 相變。) 輕同位素 3He 卻沒有被發現有超流態的跡象或任何其它異常行為。 直到1972年, 美國物理學家Douglas D. Osheroff,Robert C. Richardson, and David M. Lee 發現，在低於2.65 K下， 3He 液體有三個不同的反常相,，稱為 A, B, 和 A1，都顯示許多相同的奇異現象, 雖然不像 4He 超流體那樣引人注目。因此，這些相統稱為 3He 超流體 。

超流相的行為

液體 4He 轉變到超流相最引人注目的特徵是，在微小的毛細管中突然出現無摩擦流動的能力，任何普通的液體(包括4He本身在 λ 相變溫度之上)都會因為它的粘度堵住。在超流相中觀察到的相關現象包括在環形容器中維持持續流動的能力；液膜蠕變現象，液體在幾乎無摩擦的情況下向上或越過桶的一側; 它的導熱係數是正常相的幾百萬倍，比最好的金屬導體的導熱係數都大。另一個特性不那麼壯觀，但對於理解超流相非常重要：如果液體在緩慢旋轉的桶中被冷卻，經過 λ 相變，隨著溫度趨於絕對零度，即使桶繼續旋轉，液體也會逐漸停止。這種非旋轉效應是完全可逆的；旋轉的表觀速度僅取決於溫度而不取決於系統的歷史。大多數這類現象也在液體 3He 的超流相中被觀察到。

超流性與超導性之間存在著密切的聯絡，從唯像的觀點來看，超導性就是發生在帶電系統中的超流性。因此，超流體 4He 透過毛細管的無摩擦流動與超導體中電子的零電阻傳導是等同的，而氦在環形容器中維持迴圈流動的能力與超導環中電流的持續存在非常相似。不那麼明顯的是，非旋轉效應與超導體中的 Meissner 效應相似。在 4He 和 3He的超流相中，還觀察到了許多超導特性，比如存在渦流以及約瑟夫森效應。

超流特性的理論解釋

對於超流性(或超導性)，傳統的理論理解所基於的觀點是：大量的原子(或電子)表現出相同的，而且本質上是量子力學的行為；也就是說，這個系統是由一個單一的，相干的，量子力學波函式描述的。原子中的單個電子不能在任意軌道上繞原子核旋轉；相反，量子力學要求角動量是量子化的。這也是原子抗磁性現象的起源。同樣地，量子力學允許放置在環形容器中的單個原子(或分子)以一定的速度環形運動。在類似水這樣的普通液體中，熱無序確保原子(或分子)分佈在不同的量子態上，這樣平均速度就不會被量子化；因此，當容器旋轉時，液體有足夠的時間達到平衡，它就會按照日常經驗隨容器一起旋轉。

在超流體系統中情況完全不同。更簡單的例子是4He液體，原子的自旋角動量為0，其可能狀態的分佈遵從玻色統計。這種原子之間沒有相互作用的體系，在一定溫度下，會發生玻色凝聚；在 T0 溫度以下，所有原子處於一種狀態，通常是能量最低的狀態，當溫度降至絕對零度時，這種狀態會向一種狀態疊加。普遍認為，類似的現象也會發生在 4He 這樣的液體中，在這種液體中，原子間的相互作用是非常重要的，而 4He 的 λ 相變僅僅是 Bose 凝聚的開始。(這種現象在其它自旋為零的原子體系(如氖-22)中並不存在，原因很簡單：隨著溫度的降低，首先發生的是凍結。)如果是這樣，那麼，對於處於 λ 相變之下的溫度，所有原子的有限部分必須共同決定它們都將處於哪個可能的量子態。特別是，如果容器以足夠慢的速度旋轉，這些凝聚原子將佔據非旋轉態，即，相對於實驗室而言，它們將處於靜止狀態——而其餘的將正常執行，並以隨容器旋轉的方式平均分佈。因此，隨著溫度的降低和凝聚原子比例的增加，液體就會相對於實驗室逐漸趨於靜止。同樣，當液體流過一根足夠細的毛細管時，凝聚的原子不能被壁面散射，因為它們被玻色統計強制處於相同的狀態。它們必須同時被分散。由於這一過程極不可能發生，所以液體，或者更準確地說，它的凝聚部分，無摩擦的流動。超流性的其它特徵可以用類似的方式來解釋。

Phase Diagram of 3He in Aerogel

玻色凝聚的想法不能直接用於液體 3He ，因為 3He 的原子自旋角動量等於1/2(h / 2π的單位)，它們的分佈遵循費米統計。然而，在 3He 超流相中，3He 原子就像超導體中的電子一樣，形成成對的庫珀對——一種準分子絡合物——具有整數自旋，因此服從玻色統計而不是費米統計。特別是，一旦庫珀對形成，它們就會經歷玻色冷凝，然後上面提到的關於 4He 的論點他同樣適用於它們。

與超導體中的電子一樣，有限的能量，即所謂的能隙Δ，對於破壞對（或至少大部分）是必要的，因此超流體 3He 的熱力學與超導體非常相似。這兩種情況之間存在一個重要區別。而在經典的超導體中，電子與相反自旋的電子配對總角動量為零，使得 Cooper 對的內部結構毫無特徵，而在 3He 中，具有平行自旋和非零總角動量的原子對，使得內部結構更豐富，更有趣。這種情況的一個表現是存在三種液體 3He 的超流相， A，B 和 A1，其區別在於 Cooper 對的不同內部結構。 B 相在大多數方面類似於傳統的超導體，而 A（和 A1）相在其性質上具有強烈的各向異性，並且實際上在某些方向上能隙消失。A 和 A1 相的一些超流體性質明顯不同於 4He 或 3He-B 相，在已知的物理系統中確實是獨特的。