1.5分飞艇计划师零零还是零!这是量子物理学中最美的发现!

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  我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们今天要讲的故事是存在于1911年的莱顿大学,这所古老的大学存在荷兰的莱顿市。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嘴笨 令人震撼——甚至连地板后该随之震动。实验室里有三位忙碌的物理学家。Gerrit Flim是团队里的工程师,他正盯着兩个巨大的白色水箱。

  就是结着霜的水箱上插有就是的管子和电线,Cornelis Dorsman正在一旁帮忙。在我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们上边的第一各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,兩个女孩子的高喊声从兩个管道传来:“零,零,还是零!“这根管道来自隔壁的兩个房间,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,眼睛盯着墙上的兩个光点,他把就是人的声音喊到嘶哑,但这嘴笨 毫无用处,完后 存在在就是实验室里的一切,早已超出了可理解的范畴。

  我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们先来仔细看看哪几种设备,首先从白色水箱开始了。这是兩个玻璃的低温恒温器,还还都可以把它看作是兩个非常大的保温瓶,它使存放于上边的东西完整篇 与室温。在就是低温恒温器的实物,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,创造了就是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。他的哪几种的疑问很简单: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 它们表现得就像两种电子氢气一样,在原子间流动。要分析它们的行为,你只都要测量它们的电阻。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还还都可以比铝或汞等金属的电阻高10亿倍。这让Kamerlingh Onnes想:完后 将金属冷却,电子会不用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”。他先选者了水银就是在室温下呈液态的金属,完后 水银还还都可以通过蒸馏过程变得,但会 还还还都可以将测量线浸入其中,不都要焊接。为了测量电阻,研究小组使用了1911年最先进的技术:兩个惠斯通电桥和兩个镜式电流计。“电桥”是兩个用来将水银电阻与就是已知电阻进行比较的电,电流计则能给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。他之就是要保持一定的距离,是为了确保泵所产生的振动不用干扰电流计或光束。这里那么IT,那么示波器,也那么万用表,所有的工作后该通过徒手和完成的。Holst无法相信肩上所想看 的,他固执地喊着“零!”电流计上显示,水银的电阻是零。这果然是不完后 存在的事,它与所有的预测都背道而驰。物理学家们的第一想法就是完后 存在了短。完后 测量线之间相互存在接触,那么电流就会直接从四根导线流向另四根导线,就像水银不存在一样,从而也就像是那么电阻。

  我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们决定将样品加热以检查接触状况,结果就是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,光点突然开始了移动。电阻重新总出 了!这因为那么存在短。由此可见电阻的大幅度下降是还还都可以逆转和再现的,但会 就是哪几种的疑问突然能在精确的零下269℃时总出 。Kamerlingh Onnes在他的笔记本上写下:“水银,零”,紧接着又补充道:“测测金”。

  随后,Kamerlingh Onnes将就是突然的、意想不还还都可以的移动命名为“超导性”,这是两年后当他在获得诺贝尔的那天想到的名字。超导性描述的是就是金属在特定的精确温度下所具有的完美导电能力。随后,我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们在就是金属中都测得了就是超导性,比如铝、锡和铅等。一年完后 ,Kamerlingh Onnes进行了兩个更奇怪的实验。他制造了兩个锡环,把锡环和电池连接起来产生电流,但会 他将锡环冷却使其存在超导状况,再断开电池。

  完后 电阻真的为零,那么就那么任何东西还还都可以抵抗其中的电流,但会 电流就都要被困在圆环之中,永远绕着圆环旋转。Kamerlingh Onnes等了一会儿,但会 将兩个指南针贴到 去环的互近。令人惊讶的事存在了——指针在旋转。这证明环中仍有电流在流动,从而产生了。这次,通过证明电流还还都可以永远被困住,Kamerlingh Onnes了超导体的惊人底部形态!

  许多人说,遇到就是哪几种的疑问是Kamerlingh Onnes的幸运。许多人甚至说这是”意外发现“(serendipity),兩个快乐的巧合,但事实根本后该那样!没错,他的确那么意料到能发现那么 的状况,但会 意料之外的事何必 因为就是随机存在的。就是一阵一阵的发现是兩个由物理学家、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,我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们从一开始了就随后在接近绝对零度时测试物质的导电性,但会 为实现就是目标不知疲倦地付出努力。

  我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们花了45年的时间才理解就是奇怪哪几种的疑问肩上的因为。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,完后 原子的振动,它们首先会两两成对结合,但会 完整篇 结合在一起去来形成兩个巨大的量子波。一旦产生了就是波,就那么任何东西能影响它了,也就那么了阻力。更妙的是,完后 你拿一块磁铁靠近它,它会产生兩个使超导波旋转。这将产生兩个这块磁铁的,但会 磁铁就会悬浮起来。

  尽管超导体的发现完后 过去了兩个世纪,但就是超导仍然是个谜。1986年,物理学家惊奇地发现了高温超导体,但我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们仍告诉我它的形成机制。理解就是点是当今物理学中最大的挑战之一,也是就是研究项目的核心。不知Kamerlingh Onnes算是能想到,他在存在莱顿的那间嘈杂的实验室里进行兩个简单的电子测量,最终因为了兩个最有价值的研究领域的总出

  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