超流體：沒有阻力的液體 第三位獲獎者，也與「阻力」脫離不了關係，只不過這個阻力是發生在液體之中。在一般情況下，液體流動時原子之間會發生摩擦，因而出現阻力，而氦這種最輕的氣體，在極低溫凝結為液體時，卻會發生奇妙的變化。 氦在自然界中以兩種形式存在，最常見的是4氦（擁有兩個質子和兩個中子），另一個較為罕見的，則是重量較輕的同位素3氦（擁有兩個質子和一個中子）。常溫下，這兩種原子的氣體沒有多大差異，它在絕對溫度4度時，會凝結成液體，可作為超導磁鐵的冷凍劑。 但要是溫度再降得更低，這兩種液態同位素的特性便會產生劇烈的變化。此時，量子物理的效應現身，液體內部的阻力消失，液態氦變身為超流體。不過，3氦和4氦變身的溫度並不相同，並且展現出許多迷人的特性。 4氦造就出三位諾貝爾獎得主。發現4氦超流體的人，與做出解釋的人，都先後獲得了諾貝爾獎（不過，卻是解釋的人先得，發現的人晚了16年才得獎）。 那麼，發現和解釋3氦的人也都要得獎囉？由於3氦在自然界遠比4氦罕見，其變身為超流體的溫度也比4氦低了1000倍，因此，3氦的超流體一直要到1970年代才正式現身，而發現的三位物理學家也獲得了1996年的諾貝爾物理獎。 今年，成功解釋3氦超流體行為的理論物理學家列吉特也獲獎了。1970年代他在英國索塞克斯大學從事研究，他的理論成功地幫助實驗物理學家解釋實驗結果，並建構出一套有系統的解釋，對於粒子物理和宇宙學也有莫大的幫助。 3氦是如何變為超流體的呢？它也有一對原子對，可以與古柏電子對作比較，只不過古柏電子對的磁場方向是相反的，而3氦超流體的原子對則以相同的方向旋轉。由於旋轉方向相同，因此原子對便會帶有磁性，其特性便遠較4氦複雜。也就是說，3氦超流體的原子對在不同的方向，便會展現不同的特性（亦即具有異向性）。經由磁性測量的方式，他們發現這種超流體的特性十分複雜，能同時展現出氣液固三種相態，而三種像態的混合比例，則與外界的壓力、溫度和磁場有關。 目前，3氦也成為研究其他現象的工具，探討混沌或微擾的狀態下，原子的排列情形。 轉錄自科學人雜誌網站 --

※ 發信站: 化育萬物(bbs.chem.ntnu.edu.tw) ◆ From: 61.31.32.71