低温物理学和玻色–爱因斯坦凝聚

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低温物理学和玻色–爱因斯坦凝聚之间的区别

低温物理学 vs. 玻色–爱因斯坦凝聚

低溫物理學 (Cryogenics)，又稱低溫學，是物理學的分支，主要研究物質在低溫狀況下的物理性質的科學，有時也包括低溫下獲得的生成物和它的測量技術。而低溫物理學中的低溫定義為−150 °C（−238 °F，即123K）以下的溫度。 19世紀，英國物理學家法拉第在一次實驗中偶然液化了氯氣，由此，他認為一切氣體在低溫高壓的情況下都可以被液化。到了19世紀40年代，法拉第本人已經成功液化了當時大多數已知的氣體，只有氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳、二氧化氮、甲烷六種氣體無法液化，而且創出當時的最低溫度（ -110 °C, 163K）。隨後，低溫設備不斷被完善，逐級降溫和定壓氣體膨脹方法開始廣泛應用。1898年英國物理學家杜瓦成功液化了氫氣，標誌著這六種氣體都夠能被液化。1895年，英國化學家從礦石中分離出更難液化的氣體——氦氣。直至1908年，才成功被荷蘭萊頓大學的物理學家海克·卡末林·昂內斯將其液化，同時令低溫記錄創下新低（ -269 °C, 4K）。之後，昂內斯獲得1913年的諾貝爾物理學獎。 1911年，昂內斯意外發現以（ -268.8 °C, 4.2K）的液氦冷卻汞時，電阻突然驟降到接近零歐姆（0Ω），此現象即為超導現象。隨後，他又發現在低溫下鉛、錫也和汞一樣具有相似的超導特性。超導效應的發展前景可觀，如果能使超導材料在室溫下應用，將能大大提高輸電的效能，延長材料使用的壽命，降低熱損耗。近年，物理學家正不斷尋找超導轉變溫度（Tc）更高的超導材料。目前，高溫超導體已經成為凝聚態物理學中最熱門的研究領域。. 玻色–爱因斯坦凝聚（Bose–Einstein condensate）是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态（物态）。1995年，麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科罗拉多大学鲍尔德分校的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼使用气态的铷原子在170 nK（1.7 K）的低温下首次获得了玻色-爱因斯坦--。在这种状态下，几乎全部原子都聚集到能量最低的量子态，形成一个宏观的量子状态。.