為什么我們想要逼近絕對零度？熱力學(xué)極限與低溫終點(6)

小大

用微信掃描二維碼
分享至好友和朋友圈

關(guān)鍵詞：

2025-08-08 18:08:07 中國物理學(xué)會期刊網(wǎng)

圖1獲得低溫環(huán)境的進程。圖中將低溫環(huán)境發(fā)展的幾大趨勢用點線圖表示。“磁制冷”包括電絕熱去磁制冷和核絕熱去磁制冷，“干式制冷”指不基于液氦預(yù)冷的干式制冷機

為何啟程與何處止步

人類踏上低溫之路已經(jīng)約300年，這個過程中收獲的知識成了科學(xué)大廈不可或缺的地基、支架和磚石。從不存在的永久氣體到依然存在的永久液體，從百年前超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)到今日的前沿研究，低溫物理學(xué)默默地陪著其他領(lǐng)域的研究前行。這里僅簡單列舉一些與低溫相關(guān)的獲得諾貝爾獎的工作(圖2)，以此說明低溫實驗在當代物理進展中的貢獻。21世紀以來，極低溫實驗技術(shù)的發(fā)展趨勢是極低溫設(shè)備的干式化[15，16]。受限于4He供應(yīng)的不穩(wěn)定和價格持續(xù)上漲，越來越多的科研人員傾向于用不消耗4He的干式制冷為更低溫度的測量環(huán)境提供預(yù)冷，以取代液體4He。然而，就逼近低溫極限而言，必須坦率地承認，我們一直在等待核絕熱去磁制冷之后的下一個突破。

圖2與低溫直接或間接相關(guān)的獲得諾貝爾獎的工作?！皫Х謹?shù)電荷激發(fā)的新量子液體”指的是分數(shù)量子霍爾效應(yīng)，“低溫物理領(lǐng)域的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)”表彰的是卡皮查的貢獻

當溫度低到一定程度，熱運動不能破壞某種特定相互作用引起的有序時，新物相就可能出現(xiàn)。越是接近絕對零度，越有機會體現(xiàn)更精細的相互作用。這個研究方法已經(jīng)是如此有效，而且低溫物理學(xué)與其他研究領(lǐng)域的交叉又是如此頻繁，以至于低溫物理學(xué)這個學(xué)科有時會被人們忽略和淡忘。在現(xiàn)在的時間點，對于是否應(yīng)該去持續(xù)逼近零溫極限這個問題，并不值得我們?nèi)ヌ貏e糾結(jié)，因為有一堆具體技術(shù)問題擺在面前，我們遲遲不知道如何做得更好。不論如何解決現(xiàn)有的技術(shù)障礙，最終，熱接觸隨著溫度下降而變差，以及低溫材料產(chǎn)生的漏熱將給實際逼近制冷極限的道路盡頭劃上一道鴻溝。

低溫物理學(xué)的歷史記錄和傳遞了這個分支走過的道路和獲得的成就，也幫助我們思考未來的前進方向。我們得擁有實驗環(huán)境去觀測可以被理論討論的實驗現(xiàn)象，更低的溫度為更多新發(fā)現(xiàn)提供了可能。因此，雖然更低溫度下的實驗測量越來越困難，但是我們依然對逼近零溫極限過程中的物理有所期待。當然，如果回顧低溫物理學(xué)的發(fā)展過程，那么更激動人心的新現(xiàn)象也不該出現(xiàn)在筆者的想象之中。

首頁上一頁...3 4 56共 6 頁

(責(zé)任編輯：zx0002)

關(guān)閉

為什么我們想要逼近絕對零度？熱力學(xué)極限與低溫終點(6)

相關(guān)新聞

今日熱點

頻道熱點