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低温物理学（物理学分支）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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低温物理学

物理学分支

低温物理学是研究在低温下(包括极低温)物质物理性质的物理学的一门分支学科。低温物理学研究的对象主要是凝聚态物质，包括正常气体在低温下凝聚的液体和固体，还包括凝聚态物质与周围环境和媒质的作用，如气态环境，电磁场,压力，接触物质等的作用等。物质的低温物性，包括在低温下物质的力、热、电、磁、光等性质，以及相变，相平衡，相的稳定性，临界现象等。

基本信息

所属学科	物理学的一门分支学科

相关知识

所谓低温通常是指低于液氮温度（77K），而更多更重要的低温现象则发生在液氦温度（4.2K）以下。使空气、氢气和氦气液化的技术，以及各种超低温技术的发展（见超低温技术），使人们获得了极低温和超低温的实验条件。在低温下物质的热学、电学和磁学性质均会发生巨大改变。例如固体比热容在某些温度下会突变；在足够低的温度下，原则上所有顺磁物质均可表现出铁磁性或反铁磁性(见磁介质)；金属的导电性明显提高，而半导体的导电性则大大降低。这些现象均与低温下的量子力学效应有关。

学科历史与现状

1908年H.卡末林 - 昂内斯首次实现了氦气的液化。液态氦当温度低于入点后从HeⅠ相转变为HeⅡ相，HeⅡ相具有超流动性，粘滞系数变为零，可无阻地通过毛细管，同时其热导率大大增加，约为入点以上温度时的3×106倍。1911年昂内斯首次发现一些金属在极低温度下呈现零电阻现象，称为超导电性。1933 年 W.迈斯纳发现超导体具有完全抗磁性，体内磁场恒为零（见超导电性）。此外，在超导临界温度处超导体的比热容发生突变，超导态不存在温差电现象，等等。超流动性和超导体的这些奇异现象均与低温下的宏观量子现象密切相关，并均来源于低温下发生的某种有序化转变。对超流动性和超导电性的研究大大深化了人们对物质世界所循规律的认识，故一直是低温物理学的研究重点。对液态3He 和4He的性质的研究导致了新的致冷手段( 稀释致冷机 )的出现。对超导体各种性质及其应用的研究形成了超导物理学这一分支学科。以约瑟夫森效应为基础的超导器件的研究和应用形成了超导电子学这一新学科。1986年以后对高临界温度超导材料的研究和探索为超导应用展现了广阔前景。

物理学家不断寻找临界转变温度更高的超导材料，高温超导纪录不断被刷新。目前，高温超导已经成为凝聚态物理学中最热门的研究领域之一。

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