⑴ 科普丨液態氦與超導體
首先給大家看個小視頻：氦He 能形成超流體的最不活潑的元素。
隨著工業技術的發展，19世紀初，科學家開始對氣體液化進行研究。1845年，物理學家法拉第已經完成了大部分氣體的液化，但氧、氮、氫、氦這幾種氣體的液化非常困難，所以，當時這些氣體被稱為「永久氣體」。不過，從1887年到1898年，十多年間，氧、氮、氫均被科學家成功液化，但是氦的液化卻依然是一個難題。
1908年7月10日，荷蘭的萊頓實驗室傳來了好消息，物理學家海克·開默林-昂內斯成功地對氦氣進行液化，溫度點為4.2K（-268.95 ）。與此同時，開默林-昂內斯發現在這個溫度點的金屬汞電阻降為零，汞在4.2K的溫度下，進入了一種全新的狀態——超導態。後來，具備這種性質的物質被稱為超導體。可以說，液態氦的製成開創了人類低溫物理的新時代。
氦氣液化後得到液氦，與其他低溫液體相比，它的正常沸點最低，為4.2221K（約為-269 ）。問題來了，氦氣從哪裡來呢？目前美國是氦氣儲量最大的國家，得到氦氣的辦法就是靠鑽天然氣，然後把氦氣從天然氣中分離出來。氦氣的液化並不是那麼簡單。氦氣是最難液化的物質，很多科學家付出頗多努力最後都無功而返。要將氦氣液化，需先將氦氣溫度降至50K（-223 ）以下，如果要提高液化率，溫度也得達到15K（-258 ），可想而知氦氣的液化是一個艱辛的過程，如此苛刻的條件使得氦氣是繼氧、氮、氕、氫等物質之後最後被液化的物質。
古人雲，先難後獲。由於液氦具有極低的臨界溫度，因此液氦是科研中製造超低溫的「神器」。某些材料在特定溫度下，會出現電阻為零的現象，這些材料被稱為超導體。但是，特定的溫度往往是低溫，因此需要液氫、液氮、液氦等低溫液體製造低溫環境，而在這三種液體中，液氦的溫度是最低的，這就意味著如果不考慮成本、實驗條件等因素，液氦是這三種液體中最理想的，而且也能找到更多的超導材料。在超導技術的應用中，液氦也發揮了很大的作用。核磁共振成像儀和波譜儀、超導磁體中超導線圈的低溫冷源往往都會用到液氦。
把一圈導線纏繞在特製的超導材料上，再將其放置在液氦中，冷卻至4.2開爾文、甚至更低，便可達到超導體所需的特殊溫度條件，再向線圈中通入高強度電流。目前最大的穩定磁場位於美國佛羅里達大學國家高強磁場實驗室，由一塊超導磁鐵產生，磁場強度足足高達地球磁場的150萬倍。
液氦對於我國在低溫超導研究、半導體生產、衛星飛船發射、導彈武器工業等領域的發展起到了極大的作用。而今天的中科院物理研究所超導國家重點實驗室，仍舊使用液氦進行著超導研究，實驗室的工作一直處於國際超導研究的前沿。
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