飞艇app平台零零还是零!这是量子物理学中最美的发现!

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  朋友今天要讲的故事是处于于1911年的莱顿大学,这所古老的大学处于荷兰的莱顿市。走进大学的物理实验室,就会发现实验室里的泵的大小和它发出的震耳欲聋的噪音随便说说令人震撼——甚至连地板都在随之震动。实验室里有三位忙碌的物理学家。Gerrit Flim是团队里的工程师,他正盯着另还有一个巨大的白色水箱。

  类事 结着霜的水箱上插有其他的管子和电线,Cornelis Dorsman正在一旁帮忙。在朋友中间的第1我每其他人 是这间实验室的主任Heike Karmerlingh Onnes(海克·卡末林·昂內斯),57岁的他留着小胡子,一尘不染的西装还套着一件实验服。他负责监督实验的运营,并一丝不苟地作着笔记。

  实验室中的Heike Karmerlingh Onnes,图片:AIP Emilio Segr Visual Archives在他的右边,另还有一个女孩子的高喊声从另还有一个管道传来:“零,零,还是零!“这根管道来自隔壁的另还有一个房间,声音的主人是年仅25岁的物理学家Gilles Holst,他坐在一台电机对面,眼睛盯着墙上的另还有一个光点,他把我每其他人 的声音喊到嘶哑,但这随便说说毫无用处,不可能 处于在类事 实验室里的一切,早已超出了可理解的范畴。

  朋友先来仔细看看哪几种设备,首先从白色水箱之前 刚结束了。这是另还有一个玻璃的低温恒温器,可不须要把它看作是另还有一个非常大的保温瓶,它使存放于中间的东西删剪与室温。在类事 低温恒温器的内部内部结构,曾达到的最低温度是零下269C,这只比绝对零度高4度!三年前(1908年),Kamerlingh Onnes通过液化氦气,创造了类事 人造低温的世界纪录,这也为他赢得了“绝对零度先生”的绰号。

  1911年4月的那个周六,当时,Kamerlingh Onnes决定要测试金属的电性能。他的现象很简单:在极低的温度下,金属的导电性能是更好还是更坏?电子具有导电性,但会 它们表现得就像本身电子氯化氢气体一样,在原子间流动。要分析它们的行为,你只须要测量它们的电阻。电阻越低,电流就越容易流动。如塑料一类的绝缘材料的电阻就可不须要比铝或汞等金属的电阻高10亿倍。这让Kamerlingh Onnes想:不可能 将金属冷却,电子会不让也随之被冻结和固定,从而无法传导电流?金属在液氦的温度下会绝缘吗?电阻会在低温下增加到接近无穷大的程度吗?

  与预测相比,Kamerlingh Onnes更喜欢实验,这与他写在实验室入口处的格言一致:“通过测量获得知识”。他先选则了水银类事 在室温下呈液态的金属,不可能 水银可不须要通过蒸馏过程变得,但会 还可不须要将测量线浸入其中,不须要焊接。为了测量电阻,研究小组使用了1911年最先进的技术:另还有一个惠斯通电桥和另还有一个镜式电流计。“电桥”是另还有一个用来将水银电阻与其他已知电阻进行比较的电,电流计则能但会 你得出被测电阻的值。

  Holst就在隔壁,他看着最后形成的光点,通过那根管道大声喊出了它的。他未必要保持一定的距离,是为了确保泵所产生的振动不让干扰电流计或光束。这里越来越IT,越来越示波器,也越来越万用表,所有的工作都在通过徒手和完成的。Holst无法相信转过身所看一遍的,他固执地喊着“零!”电流计上显示,水银的电阻是零。这随便说说 是不让可能 处于的事,它与所有的预测都背道而驰。物理学家们的第一想法所以 不可能 处于了短。不可能 测量线之间相互处于接触,越来越电流就会直接从一根导线流向另一根导线,就像水银不处于一样,从而也就像是越来越电阻。

  朋友决定将样品加热以检查接触情形,结果类事 举动带来了当天的第二大惊喜:当温度再次上升到零下269℃以上时,光点另还有总是之前 刚结束了移动。电阻重新再次出现了!这原因分析分析越来越处于短。由此可见电阻的大幅度下降是可不须要逆转和再现的,但会 类事 现象另还有总是能在精确的零下269℃时再次出现。Kamerlingh Onnes在他的笔记本上写下:“水银,零”,紧接着又补充道:“测测金”。

  之前 ,Kamerlingh Onnes将类事 另还有总是的、意想上能 的移动命名为“超导性”,这是两年后当他在获得诺贝尔的那天想到的名字。超导性描述的是其他金属在特定的精确温度下所具有的完美导电能力。之前 ,朋友在其他金属中都测得了类事 超导性,比如铝、锡和铅等。一年之前 ,Kamerlingh Onnes进行了另还有一个更奇怪的实验。他制造了另还有一个锡环,把锡环和电池连接起来产生电流,但会 他将锡环冷却使其处于超导情形,再断开电池。

  不可能 电阻真的为零,越来越就越来越任何东西可不须要抵抗其中的电流,但会 电流就须要被困在圆环之中,永远绕着圆环旋转。Kamerlingh Onnes等了一会儿,但会 将另还有一个指南针贴到 去环的付近。令人惊讶的事处于了——指针在旋转。这证明环中仍有电流在流动,从而产生了。这次,通过证明电流可不须要永远被困住,Kamerlingh Onnes了超导体的惊人价值形式!

  一帮人说,遇到类事 现象是Kamerlingh Onnes的幸运。一帮人甚至说这是”意外发现“(serendipity),另还有一个快乐的巧合,但事实根本都在那样!没错,他的确越来越意料到能发现越来越 的情形,但会 意料之外的事从不原因分析分析所以 随机处于的。类事 特别的发现是另还有一个由物理学家、工程师和杰出的技术人员所组成的伟大团队一起去一起去努力了十年的结果,朋友从一之前 刚结束了就愿意在接近绝对零度时测试物质的导电性,但会 为实现类事 目标不知疲倦地付出努力。

  朋友花了45年的时间才理解类事 奇怪现象转过身的原因分析分析。金属中的电子表现得像是小小的量子波。在非常低的温度下,不可能 原子的振动,它们首先会两两成对结合,但会 删剪结合在一起去来形成另还有一个巨大的量子波。一旦产生了类事 波,就越来越任何东西能影响它了,也就越来越了阻力。更妙的是,不可能 你拿一块磁铁靠近它,它会产生另还有一个使超导波旋转。这将产生另还有一个这块磁铁的,但会 磁铁就会悬浮起来。

  尽管超导体的发现不可能 过去了另还有一个世纪,但其他超导仍然是个谜。1986年,物理学家惊奇地发现了高温超导体,但朋友仍别问我它的形成机制。理解类事 点是当今物理学中最大的挑战之一,也是其他研究项目的核心。不知Kamerlingh Onnes是是否能想到,他在处于莱顿的那间嘈杂的实验室里进行另还有一个简单的电子测量,最终原因分析分析了另还有一个最有价值的研究领域的再次出现

  博科园|文:Julien Bobroff (巴黎萨克雷大学物理学教授)转自:原理/principia1687博科园|科学、科技、科研、科普贵妇也疯狂