--- title: "Landau 的液氦：先描述整个液体的激发" description: "集体激发怎样把热、声和超流运动连起来？" canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/landau-superfluid-helium/" language: "zh-CN" page_type: "story" alternate_languages: en: "https://sandboxphysics.com/stories/condensed-matter/landau-superfluid-helium/" last_modified: "2026-10-23" --- [低温液体与超导有序](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/#collective) 材料 · 测量 · 解释 # Landau 的液氦：先描述整个液体的激发 集体激发怎样把热、声和超流运动连起来？ Sandbox Physics · 2026-10-23 诺奖贡献：1962-1 1. 激发液体 2. 给集体运动赋予能量 3. 比较热与声的响应 4. 检验激发谱 激发谱约束理想无耗散流动；涡旋成核和边界会让实际流动更早失稳。 ## 这里的粒子是集体激发 Landau 在 1941 年用准粒子组织液氦低能运动。声子型激发和 roton 分支描述强相互作用液体的集体运动，不是互不相干的单个氦原子。 1962 年授奖涵盖广泛凝聚态理论，尤其液氦。这个例子说明，有效描述也能对热力学作定量预言。 来源：[2] ## 能量与动量约束耗散能否发生 流体若要通过产生激发来损失能量，必须同时满足能量和动量条件。激发能量与动量之比的最小值，给出这类过程的 Landau 门槛；它不是装置一定能达到的流速。 $$ v_{\mathrm L}=\min_{p>0}\frac{\epsilon(p)}{p} $$ 来源：[2] ## 热测量与中子散射检验不同预言 两流体描述把携带熵的正常组分与超流组分连起来，第二声探测耦合热运动。后来的中子散射更直接检验激发能量，提供与窄通道流动不同的信息。 来源：[2] ## 稀薄气体占据只提供部分背景 占据模型解释量子统计，交叉模型讨论配对。致密液氦还需要相互作用与集体激发，不能完全塞进这两幅简化图景。凝聚分数和超流密度回答不同问题，不应直接等同。 来源：[2] [1] [3] 接着探索物理 ## 动手试相关模型 ### [BEC—BCS 交叉中的配对](https://sandboxphysics.com/zh/labs/bec-bcs-crossover/) 比较弱束缚配对和紧束缚配对。 交叉模型不预言铜氧化物的配对机制，也不计算氦三序参量。 ### [量子气体占据](https://sandboxphysics.com/zh/labs/quantum-gas-occupation/) 降低温度，比较 Bose 和 Fermi 占据。 平衡占据不能直接重建飞行时间吸收像，也不能单独证明超流。 ## 来源与阅读说明 1. [Leggett: Superfluid helium-3, the early days as seen by a theorist (2003)](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/leggett-lecture.pdf) 自旋三重态序和核磁共振把新液相与微观配对连起来。 2. [1962 award presentation: Landau’s liquid-helium theories](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1962/ceremony-speech/) 当时的官方介绍，涉及集体激发、中子检验和第二声。 3. [Nobel Prize in Physics 1962: official award](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1962/summary/) 核对获奖归属与年份。原始观测或理论论文往往早得多。 [凝聚态：从材料读到证据](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/) [液氦：怎样打开新的低温范围](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/liquid-helium-onnes/) [Kapitsa 的液氦流动：怎样测黏性很重要](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/kapitsa-helium-flow/) [BCS 理论：一个配对态要同时解释几类实验](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/bcs-pairing-evidence/) [Giaever 的结：电流怎样显出超导能隙](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/giaever-gap-spectroscopy/) [Josephson 的预言：相位能驱动零电压电流](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/josephson-phase-current/) [铜氧化物超导：陶瓷怎样改变了温度尺度](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/cuprate-superconductivity/) [氦三：一个压力异常怎样改变了解释](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/helium-three-superfluid/) [Ginzburg—Landau 理论：超导有序怎样在空间变化](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/ginzburg-landau-order/) [Abrikosov 涡旋：磁通进入，超导却还存在](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/abrikosov-vortex-lattice/) [Leggett 的氦三：共振怎样辨认配对有序](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/leggett-helium-three/)