Language
Country/Area
No result found
Phép màu của Superfluid: Helium-3 hiện tượng bí ẩn nào cho thấy ở nhiệt độ cực thấp?
Helium-3 (HE-3) là một đồng vị helium nhẹ và ổn định với hai proton và một neutron.So với helium-4 đồng vị helium phổ biến nhất (với hai proton và hai neutron), helium-3 và hydro thông thường (hydro-1) là các hạt nhân ổn định duy nhất có nhiều proton hơn neutron.Helium-3 được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1939 và được coi là một phần quan trọng của vũ trụ.
Helium-3 được coi là một nguồn năng lượng lý tưởng cho phản ứng tổng hợp hạt nhân trong tương lai.
Trong các tính chất vật lý của helium-3, trọng lượng nguyên tử thấp của nó làm cho nó rất khác với helium-4.Khối lượng tương đối của helium-3 là 3.016 U, trong khi khối lượng của helium-4 là 4,0026 U, khiến nó chủ yếu được xác định bởi năng lượng điểm bằng không của nó về các tính chất vật lý hiển vi.Thay đổi pha khí quyển của nó đã thu hút sự chú ý lớn từ các nhà khoa học, đặc biệt là về các tính chất siêu phát.Khi Helium-3 ở nhiệt độ cực thấp, tài sản độc đáo này được tiết lộ, khiến chúng ta mong chờ triển vọng ứng dụng tiềm năng của nó.
Thuộc tính Superfluid của Helium-3
Các thuộc tính Superfluid của Helium-3 là một trong những tính năng bắt mắt nhất của nó.Không giống như sự ngưng tụ Bose-Einstein của helium-4, các nguyên tử của helium-3 là fermion, có nghĩa là ở nhiệt độ cực thấp, các nguyên tử của chúng sẽ tạo thành một cấu trúc tương tự như các cặp Cooper.Các cặp này có thể chảy mà không có bất kỳ ma sát nào, và trạng thái này được gọi là Superfluid.
Vào những năm 1970, các nhà khoa học David Lee, Douglas Oserro và Robert Coleman Richardson đã phát hiện ra hai giai đoạn siêu nhiên của Helium-3 và giành giải thưởng Nobel về vật lý năm 1996 cho việc này.
Các thuộc tính siêu nhiên của helium-3 có thể được quan sát theo hai đơn đặt hàng pha khác nhau Giai đoạn A và pha B.Giai đoạn A ổn định ở nhiệt độ cao và áp suất cao, và cũng cho thấy các đặc điểm của sự phá vỡ đối xứng dưới ảnh hưởng của từ trường bên ngoài.Nghiên cứu về quá trình này đại diện cho vật chất ngưng tụ rất thuần khiết, cho phép các nhà khoa học thử nghiệm nó chính xác hơn.
Ứng dụng tiềm năng của Helium-3
Helium-3 không chỉ đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu vật lý, mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.Đầu tiên, Helium-3 đã hoạt động tốt trong các công cụ phát hiện neutron, đặc biệt là trong các ứng dụng trong nghiên cứu khoa học và an toàn hạt nhân.Do helium-3 có mặt cắt hấp thụ cao đối với neutron nhiệt, nó thường được sử dụng làm khí chuyển đổi cho máy dò neutron.Những đặc điểm này làm cho helium-3 trở thành một phần quan trọng của công nghệ phát hiện an toàn.
Helium-3 cũng có thể được sử dụng trong công nghệ làm lạnh nhiệt độ cực thấp và tủ lạnh helium-3 có nguồn gốc có thể làm giảm nhiệt độ xuống còn khoảng 0,2 đến 0,3 kelvin.
Trong lĩnh vực hình ảnh y tế, helium-3 cũng thể hiện sự đóng góp độc đáo của nó.Các đặc tính spin hạt nhân của nó cho phép sử dụng helium-3 phân cực trong các nghiên cứu hình ảnh về thông khí phổi.Công nghệ này rất quan trọng để chẩn đoán và điều trị các bệnh về đường hô hấp mãn tính.
Triển vọng tương lai của Helium-3
Khi nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng sạch, giá trị của helium-3 sẽ tiếp tục tăng.Việc khai thác tài nguyên giữa các vì sao và sự phát triển tiềm năng của helium-3 trên bề mặt mặt trăng đã thu hút sự chú ý rộng rãi từ các vòng tròn khoa học và công nghiệp.Nhiều người tin rằng helium-3, là nhiên liệu cho các phản ứng hợp nhất hạt nhân, có thể cung cấp năng lượng sạch vô tận cho con người.
Nhưng với sự thiếu hụt tài nguyên helium-3, làm thế nào để phát triển và sử dụng hiệu quả tài nguyên quý giá này vẫn là một chủ đề nóng trong nghiên cứu hiện tại.Liệu những thách thức này có thể vượt qua có thể xác định được con người sẽ đi bao xa trên con đường đến sự bền vững năng lượng trong tương lai?
