美物理學家發現“超固體”態物質

資料來源:北京新浪網

2004年1月16日

新浪科技訊 

北京時間1月15日消息,當溫度接近絕對零度時,氦-4便會轉化為

神奇的“超流體”,即一種永遠流動的、無摩擦力的液體。美國賓

夕法尼亞州立大學摩西斯-陳和銀成-金等將在1月15日的《自然》

發表文章,報告更奇特的、像“超流體”一樣流動的固體氦-4。如

果該研究結論正確的話,則表明物理學家發現了新的“超固體”態

物質。  
 
原子(或其它理論上的粒子)溫度必須非常低,盡可能使其能量達到

最低狀態,才能形成“超流體”。超流體的原子之間沒有摩擦,既

不再往復振動,也不像溫度較高的粒子一樣相互碰撞。科學家已在

液體和氣體中觀察到了“超流體”態。但盡管已進行了20多年研究

,科學家仍未獲得“‘超流體’的固體氦”。

陳和金認為,因為固態氦原子呈晶格狀排列,所以便構成了“超流

體”態的障礙。陳和金猜想,這種結構中的孔隙可能有助於氦的流

動,即氦原子通過晶格流動時,其在孔隙結構中的位置發生改變。

為了驗證這一想法,他們在一塊有蠕蟲樣極小孔隙的多孔玻璃盤里

,用約60個大氣壓的壓力使氦-4凝固。由於玻璃盤的孔隙極小,且

玻璃的分子結構和氦-4的結構之間不般配,所以氦原子便在許許多

多的小孔隙里凝固。

陳和金等隨後轉動含有固體氦的玻璃盤,以測定溫度降低之後的玻

璃盤的慣性。結果溫度低於175毫開爾文時,其慣性便突然停止了

。這種現象與氦原子成為“超流體”、并在玻璃盤上無磨擦流動的

情況相吻合。另一種可能是氦-4發生了部分泄漏。但當溫度再升高

到175毫開爾文以上時,其慣性又回復到它的初始水平,從而排除

了氦泄漏的可能性。

伊利諾斯州西北大學比爾-漢普林認為,這個結果非常好。目前得

到的最新“超固體”態物質,是物理學家們多年來一直很感興趣并

一直在追尋的目標。"(琛航 編譯)