低温物理学的发展

自从 1908 年莱顿实验室实现了氦的液化以来，低温物理学得到了迅速发展。昂纳斯的规模宏大的低温实验室成了国际上研究低温的基地。

① W．Nernst，TheNewHeatTheorem，Methen，1926．

他和他的合作者不断创造新的成绩，对极低温下的各种物理现象进行了广泛研究，测量了 10K 以下的电阻变化，发现金、银、铜等金属的电阻会减小到一个极限值。1911 年，他们发现汞、铅和锡等一些金属，在极低温下电阻会突然下降。1913 年昂纳斯用“超导电性”来代表这一事实， 这年他获得了诺贝尔物理奖。1911—1926 年间，昂纳斯继续对液氦进行了广泛研究，并发现了其他许多超导物质，不过他一直未能实现液氦的固化。这件工作是在 1926 年由他的同事凯森（W.Keesom）在液氦上加压

25 大气压才得以完成，这时的温度为 0.71K。

1928 年凯森发现 2.2K 下液氦中有特殊的相变。十年后，苏联的卡皮查（Kaпицa）和英国的阿伦（Allen）和密申纳（Misener）分别却是同时地发现液氦在 2.2K 以下可以无摩擦地经窄管流出，一点粘滞性也没有，这种属性叫超流动性。

正当人们在用各种方法探索低温的进程中，一种崭新的致冷方法—

—磁冷却法应运而生，这种方法也叫顺磁盐绝热去磁冷却法。加拿大青年物理学家盖奥克（William Francis Giauque）和德国著名物理学家德拜（Pieter Debye）于 1926 年分别发表了这方面的论文。但是由于技术上的困难，直到 1933 年才由盖奥克和麦克道盖尔（Mac Dongall）在美国加州的伯克利以及德哈斯（W.J.de Haas）、韦尔斯玛（E.C.Wiersma） 和克拉麦斯（H.A.Kramers）在莱顿，同时但又独立地实现，他们分别达到 0.25K 和 0.13K。后来经过近二十年的努力，用磁冷却法最低达到了0.003K 左右。1956 年，英国人西蒙和克尔梯（Kurti）用核去磁冷却法获得 10−5K。1979 年芬兰人恩荷姆（Ehnholm）等人，用级联核冷却法达到 5×10−8K。

探索极低温条件下物质的属性，有极为重要的实际意义和理论价 值。因为在这样一个极限情况下，物质中原子或分子的无规热运动将趋于静止，一些常温下被掩盖的现象显示出来了，这就可以为了解物质世界的规律提供重要线索。例如，1956 年吴健雄等人为检验宇称不守恒原

理进行的 Co−60 实验，就是在 0.01K 的极低温条件下进行的； 1980 年， 联邦德国的克利青（Klitzing）在极低温和强磁场条件下发现了量子霍尔效应，因而获 1985 年诺贝尔物理奖。