超流态在3He与4He稀释制冷中的关键作用

通常氦原子的原子核中有两个质子和两个中子，它还有一种同位素，原子核中有两个质子但只有一个中子。前者叫氦-4（4He），在不特别声明的情况下，所说的氦即指氦-4，后者称为氦-3（3He）。这两种同位素性质有很大不同，3He非常稀少，在自然界每1000万个氦原子中才有一个较轻的3He原子。也许正是由于这一原因，科学家们多年都无法找到足够数量的3He来研究它的性质。不过核工业的副产物之一是3He，近年发现一些天然气中富含氦，其中3He含量也较高，这些都为3He的研究和应用提供了条件。1969年阿波罗登月飞船发现月球上存在3He，后来确定月球的月壤中3He储量达百万吨之巨。如果将来能开发月球资源，3He作为一种清洁的核能源有巨大的应用前景。

20世纪30年代末，科学家们发现了液氦的一种奇异特性，在特定的温度下，液态氦的黏性完全消失，并进而表现出超流动性。用抽真空的方法降低液氦的蒸气压来降低温度，当温度下降到2.17K时，液氦发生相变，这一温度以下的液氦呈超流相。20世纪70年代进而发现了3He超流相，但它的相转变温度比4He要低得多，约为前者的0.1%，在0.0026K以下3He才可能转变为超流态。