戴维·李
戴维·莫里斯·李(英语:David Morris Lee, 1931年1月20日-),纽约州拉伊),美国物理学家,1996年,因為發現了在氦-3裏的超流動性,與道格拉斯·奧謝羅夫、羅伯特·理查森共同榮获诺贝尔物理学奖[1][2]。
戴维·李 | |
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原文名 | David Morris Lee |
出生 |
纽约州拉伊 | 1931年1月20日
逝世 | 1973年9月23日 | (69歲)
职业 | 物理学家 |
知名于 | 1996年获诺贝尔物理学奖。发现氦-3的超流体 |
目录
主要荣誉
1996年物理奖授予戴维.李(DavidM.lee)(美国)、罗伯特.里查森(RobertC.Richardson)(美国)、道格拉斯.奥谢罗夫(DouglasD.Sheriff)(美国),以表彰他们对氦-3超流性的发现。
与正常流体不同,超流氦不随容器的转动而转动,但可以产生大量涡旋,和为涡旋线。涡旋线互相排斥并形成六角排列结构,超流体绕着涡旋线的核心转动,这种转动是量子化的,与原子核外的电子轨道类似。在不同的温度、转速和磁场条件下,氦-3中会出现几种涡旋线。在气体、液体和固体中,量子效应通常会被原子的无规桂热运动所掩盖,但是在超低温下,这些效应可以被观察到。一个壮观的例子就是氦-3的超流性——这一个现象导致对量子物理的更深入理解。
在由三位科学家设计并建成的低温衡器中,利用玻氏法,把桓鍪⒂泻?3的容器冷却到大约2Mk。当氦-3被稳恒缓慢地压缩时,其内部压强被测量下来。随着氦-3体积缩小及随后增大,他们观测到压强曲线斜率有微小变化以及出现小扭折。这些观察结果是氦-3相变为超流体的最出证据。两个超流体的相——"A"相和"B"相被发现了。[3]
研究成果
在自然界,存在着3He和4He两种同位素。4He的原子核有两个质子和两个中子,称为玻色子;而3He只有一个中子,称为费米子。20年代30年代末期,卡皮查发现4He的超流动性。朗道从理论上解释了这种现象,他认为当温度在绝对温度2.17K时,4He原子发生玻色爱因斯坦凝聚,成为超流体,而像3He这样的费米子即使在最低能量下也不能发生凝聚,所以不可能发生超流动现象。金属的超导理论(BCS理论)的提出使得人们认为在极低温度下3He也可能会形成超流体。但是人们一直未能在实验上发现3He的超流动性。20世纪70年代,戴维·李领导的康奈尔低温小组首次发现了3He的超流动性,不久,其它的研究小组也证实了他们的发现。
主要应用
3He超流体的发现在天体物理学上有着奇特的应用。人们使用相变产生的3He超流体来验证关于在宇宙中如何形成所谓宇宙弦的理论。研究小组用中微子引起的核反应局部快速加热超流体3He,当它们重新冷却后,会形成一些涡旋球。这些涡旋球就相当于宇宙弦。这个结果虽然不能作为宇宙弦存在的证据,但是可以认为是对3He流体涡旋形成的理论的验证。3He超流体的发现不仅对凝聚态物理的研究起了推动作用,而且在此发现过程中所使用的核磁共振的方法,开创了用核磁共振技术进行断层检验的先河,今天核磁共振断层检验已发展成为医疗诊断的普遍手段 。