你能想象有这样一种物质吗?想象一下|量子技术造就地球上最奇异的物质——不受重力影响,能抓住光
你能想象有这样一种物质吗?想象一下 , 桌上有一个液体形成的圈 , 当你搅拌这个圈 , 它会即刻旋转起来 , 不停地旋转、永恒地旋转 , 就如同电流自由地在超导体中流动那般 。 你会想 , 这怎么可能呢?你错了 , 这种物质真的存在 , 它就是超流体 。 超流体没有黏度 , 也没有摩擦力 。 超流体没有内在的黏性 , 没有什么会阻止超流体的移动 。 当我们在一个杯子中装入超流液氦 , 这种奇异的物质会自然地爬上杯壁 , 漫过杯沿以液滴的形式流出杯子 。
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超流体是逃生专家 。 超流体缺乏黏性 , 这意味着随时间的推移 , 分子的自然运动足以使超流体找到出路 , 哪怕它们面对的是最细小的狭缝 。 事实上 , 尽管是液体 , 它们的行为却与气体相似 。 更戏剧性的是 , 装在开口容器中的超流体会自然地在容器内表面向上攀升 , 在容器内表面形成一层薄膜进而包裹住容器的开口 , 并沿着容器的外壁向下包裹 。 这意味着 , 随着时间的推移 , 它会全部流出杯子 , 地球的重力居然对它不起作用 , 这显然与地心引力说相违背 。
超流体现象的出现 , 与超导现象的出现非常相似 。 在超导体中 , 电子会结成对并在整个材料中产生出交叠的波函数 。 在超流体中 , 较大的玻色子会与波函数联系起来 , 形成一种被称作玻色一爱因斯坦凝聚态的物质(即玻色一爱因斯坦凝聚体) 。
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长久以来 , 超流体似乎一直是个奇怪的东西 , 它似乎只是为了实验展示而存在 。 但最近 , 它们已被用在了专业的陀螺仪中 , 用来精确测量重力的变化 。 它还能作为“量子溶剂” , 促使其他物质自然聚集 , 这在光谱学中具有重要意义 。 光谱学利用物质与光的相互作用以了解材料的组成成分 , 光谱学分析过程通常在气相中进行 。 “量子溶剂”的特殊物理性质意味着 , 溶解在“量子溶剂”中的粒子具有气态行为 , 所以那些难以在气相中进行研究的材料也可以进行光谱分析了 。
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【你能想象有这样一种物质吗?想象一下|量子技术造就地球上最奇异的物质——不受重力影响,能抓住光】超流体表现出仿似气体的行为 , 使它可被用于超级冰箱的制作 。 冰箱的运行依靠一种物理学效应——液体被迫通过一个狭窄的隙缝会实现自然冷却 , 液体通过隙缝后会迅速蒸发 , 这一过程可将能量从液体中带走并降低液体的温度 。 在这样的过程中 , 超流体的效果尤为明显 , 因而得到了大量使用 。 例如在1983年发射的红外空间望远镜(红外天文卫星)中 , 人们在一个类似冰箱的系统中部署了超低温氦 , 以保持该系统能被冷却到极致 , 同时还避免了在制冷过程中产生振动 。 超流体还有一项非常特殊的用途 , 这种物质能捕捉到一些难以捉摸的自然现象——一些超流体可以捕捉光 。
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假如 , 存在一扇特别的窗户 , 光穿透这扇窗户需要花费1年的时间 。 如果我们将这扇窗户置于任何一处实景之后 , 那么你将在12个月后才能看到这幅实景 。 进入你视野的实景并非电视画面 , 而是真正的实景 , 即那些耗时12个月才穿过窗户的光 。 这并不是科学幻想 , 这种特殊的玻璃被称为“缓速玻璃” , 它来源于一种特殊的超流体 , 这种超流体的形成利用了玻色-爱因斯坦凝聚态 , 它能对光速产生影响 。
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