--- title: "液氦：怎样打开新的低温范围" description: "把氦液化，为什么既是技术突破，也是新的科学工具？" canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/liquid-helium-onnes/" language: "zh-CN" page_type: "story" alternate_languages: en: "https://sandboxphysics.com/stories/condensed-matter/liquid-helium-onnes/" 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 # 液氦：怎样打开新的低温范围 把氦液化，为什么既是技术突破，也是新的科学工具？ Sandbox Physics · 2026-10-23 诺奖贡献：1913-1 1. 预冷并压缩氦气 2. 在受控循环中膨胀 3. 维持低温液体浴 4. 测物质怎样改变 1908 年氦液化与 1911 年水银电阻转变，是通向 1913 年授奖的两个独立节点。 ## 稳定低温浴让比较成为可能 Kamerlingh Onnes 在净化、预冷和受控膨胀等技术积累后，于 1908 年首次液化氦。液氦浴让实验室能重复到达单靠液氢无法进入的低温。 稳定环境的价值在于：可以连续追踪材料性质随温度的变化，不必每量一个温度就重做整套装置。 来源：[1] ## 水银电阻突然改变 1911 年，把水银冷到液氦温区，实验发现可测电阻突然消失。这与普通导体电阻平滑降低不同，超导研究由此展开。 来源：[1] [2] ## 电阻读数仍有仪器下限 实验总要说明：在给定电流下，能分辨多小的电压或电阻。接触、引线、温标和漏热都影响判断；后来发现的排磁，又为超导态增加另一项独立性质。 来源：[1] [3] ## 授奖涵盖方法及其带来的发现 1913 年授奖表彰低温物性研究，液氦是其中重要成果。临界场 Lab 研究后来的一条线索：温度和磁场怎样破坏超导；它的近转变模型不复原历史液化器。 来源：[1] [4] 接着探索物理 ## 动手试相关模型 ### [超导临界场](https://sandboxphysics.com/zh/labs/superconductor-critical-fields/) 比较排磁、涡旋进入和超导被破坏。 各向同性 Ginzburg—Landau 模型适用于转变附近，不是铜氧化物的定量相图。 ## 来源与阅读说明 1. [Kamerlingh Onnes: low-temperature investigations (1913)](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/onnes-lecture.pdf) 低温实验室的冷却方法、电阻观测和测量难点。 2. [Schrieffer: Macroscopic quantum phenomena from pairing (1972)](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/schrieffer-lecture.pdf) 微观配对理论需接受多种观测检验，不能只看零电阻。 3. [Bardeen, Cooper and Schrieffer: Theory of superconductivity (1957)](https://doi.org/10.1103/PhysRev.108.1175) 原始微观理论把预言与热容、穿透和能隙证据比较。 4. [Nobel Prize in Physics 1913: official award](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1913/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/) [Landau 的液氦：先描述整个液体的激发](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/landau-superfluid-helium/) [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/)