萱草|低温下有什么神奇的物理现象( 二 )
Anton Konovalov将一桶液氮迎头浇下（危险实验 ， 请勿模仿！）
战斗民族小伙用亲身实验生动地向大家诠释了莱顿弗罗斯特效应 ， 即低温的液氮接触高温的皮肤会立刻蒸发 ， 而蒸发产生的氮气在皮肤表面形成了蒸汽层 ， 阻碍了皮肤与液氮的接触 。 即便如此 ， 也不建议大家盲目模仿 ， 毕竟 ， 一不小心 ， 可能接触到液氮的身体组织就会迅速冻伤坏死 。
从液氮温度的77K开始 ， 低温下奇特的现象也逐渐丰富起来 。 继续降低温度 ， 许多气体将会陆续液化 ， 但是 ， 在18世纪 ， 由于低温技术的限制 ， 人们认为存在不能被液化的“永久气体” ， 如氢气、氦气等 。 直到1898年 ， 英国物理学家杜瓦制得液氢（液化温度为-252.77℃ ， 即20.38K） ， 1908年 ， 荷兰莱顿大学莱顿实验室的卡末林·昂内斯教授成功将最后一种“永久气体”——氦气液化（标准大气压下液化温度为4.215K） ， 并通过降低液氦蒸汽压的方法 ， 获得1.15~4.25K的低温 。 从此昂内斯教授为大家打开了极低温物理世界的大门 。 昂内斯在液化氦气的研究中 ， 发现金属铂电阻在4.3K保持为一常数 ， 而不是通过一极小值后再增大 。 昂尼斯进一步实验选择了更容易提纯的汞作为实验对象 。 他将汞冷却到-40℃ ， 使汞凝固成线状；然后利用液氦将温度降低至4.2K附近 ， 并在汞线两端施加电压；当温度稍低于4.2K时 ， 汞的电阻突然消失 ， 表现出超导电性 。 因此他成为研究超导第一人 ， 为超导的研究奠定了基础 ， 也因此获得1913年诺贝尔奖 。 如今 ， 超导体的三个基本特性：完全电导性、完全抗磁性、通量量子化均已经得到广泛应用 ， 比如超导线圈、超导磁悬浮列车、超导量子干涉仪等 。
完全抗磁性即迈斯纳效应 ， 是磁悬浮列车的理论基础 。
利用超导约瑟夫森效应和磁通量子现象测量微弱磁场的超导量子干涉仪
继续挺进更低的温度 ， 我们将达到宇宙大爆炸后膨胀冷却到现在的温度2.7K（微波背景辐射的温度） 。
随着温度降低 ， 液氦将在2.18K时会有明显的性质改变 ， 将获得超流性（HeⅡ） ， 即具有零阻力或零黏度 。 超流态的液氦能沿容器壁向上流动 ， 使容器内外的液面持平 ， 即著名的“氦膜爬升”实验 。 此外 ， 热传导性为铜的800倍；其比热容、表面张力、压缩性都是反常的 。
液氦的这种超流特性起源于玻色-爱因斯坦凝聚 ，He原子是自旋为整数的玻色子 ，HeⅡ可以看成是由玻色子组成的玻色气体 ， 遵守玻色统计规律 ， 玻色统计允许不同粒子处于同一量子态中 。 当温度低于一个临界温度Tc时 ， 一些粒子会同时处于零点振动能状态（即基态） ， 称为凝聚 ， 温度愈低 ， 凝聚到零点振动能状态的粒子数就愈多 ， 在绝对零度时 ， 全部粒子都凝聚到零点振动能状态 ， 这个现象即玻色-爱因斯坦凝聚 。 由于已凝聚到基态的HeⅡ原子具有最低的零点振动能 ， 故有极大的平均自由程 ， 能够几乎无阻碍地通过极细的毛细管 。
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