- ベストアンサー
極低温環境の不思議についての質問です。
IrGacriaの回答
超流動は純粋な量子力学的現象なので、古典的的な力学・流体力学の範囲で説明するのは大変難しいです。ですので、まず、明確に区別しておくべきことを述べておきます。 ヘリウムの超流動といっても、いくつかの種類があります。 まず、同位体の 4He と 3He の液体はは両方とも、超流動になり得ます。 バルク空間(大きな容器の中央付近などを想像してください)では ・液体4Heは約1~2Kでボーズ凝縮(の一種)を起こして超流動になります。 ・液体3Heは約1~2mK でクーパー対がボーズ凝縮を起こして超流動になります。 いずれも、温度の幅は純粋に圧力の違いによります。 両者の様式の違いは、原子のもつスピンのちがい(統計性のちがい)によります。 3He 原子の統計性は電子と同じです。また、中性子も同じ統計性をもちますので、密度が高ければ(中性子星などでは)中性子のクーパー対が凝縮して超流動になると信じられています。 いっぽう、もう一つの同位体 6He は統計性こそ 4He とおなじですが、まだ超流動になっていないとおもいます。予想される温度よりもずっとずっと低い温度で実現している可能性はありますが。 バルクではなく、原子1個分という極めて薄い薄膜の場合はもっと話が複雑で多様になります。だからこそ研究に値するのですが! さてここで、統計性の違いとは、フェルミ統計かボーズ統計か、という違いで、それぞれを構成する粒子をフェルミ粒子(電子・中性子・3He)、ボーズ粒子(4He, 6He)とよんでいます。ただし、フェルミ粒子は2つでクーパー対を組んでボーズ粒子になることができます。これが、電子の超電導と3He の超流動と関係しています。 さて、超流動の第一議的定義は「(ズレ)粘性の消失」です。けっして、ボーズ凝縮は必要十分条件でありません。粘性とは、液体のなかで物体がうごくとき、どれだけの運動量を液体に与えることができるか、というのを定量化したものです。超流動では、運動量を液体に与えることなく、物体が動けるのです。そのために重要なのは、凝縮ではなく、粒子間の相互作用だと考えられています。6He では超流動が見つかっていない、というのは相互作用が違ううせいなんじゃないかと思っています。 これ以上の説明は、まず凝縮体中の素励起という概念を学ばなければなりません。しかし、いまこの場所で説明するのはちょっと・・・
関連するQ&A
- 超伝導デバイスについて
超伝導デバイスについてなのですが いまの技術では液体ヘリウムを使うしか実現の方法がないと思うのですが 以前、電気を流すことで温度を下げられる素子を使うことで小型化が可能だということを誰かに聞いた気がします。 これってペルチェ素子のことなのでしょうか? これで絶対零度近くまで下げることって可能なのでしょうか? 或いは他にも温度を下げるための方法がありましたら教えて下さい。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電気関連の仕組みの判るサイトご存じないですか?
たとえば、リレーはどのような原理で切り替わるのかとか、可変抵抗はどんな原理で抵抗値が変わるのかといった電気関連の基本パーツの動作原理を紹介しているサイトをご存知でしたら教えてください。 もしくは、図書館でどのような本を見れば解説があるでしょうか?
- 締切済み
- 科学
お礼
有り難う御座います。 酷く知識を不足させている私の現状では、十分です。