中文名稱:氦-3 英文名稱:helium-3 定義:氦的壹種穩定同位素,3He。元素周期表中原子序數2,原子量3.016。用做聚變堆燃料。 應用學科:材料科學技術(壹級學科);金屬材料(二級學科);特殊用途金屬材料(三級學科);裂變堆及聚變堆材料(四級學科) 在自然界,存在著3He和4He兩種同位素。4He的原子核有兩個質子和兩個中子,稱為玻色子;而3He只有壹個中子,稱為費米子。20世紀30年代末期,卡皮查發現4He的超流動性。朗道從理論上解釋了這種現象,他認為當溫度在絕對溫度2.17K時,4He原子發生玻色愛因斯坦凝聚,成為超流體,而像3He這樣的費米子即使在最低能量下也不能發生凝聚,所以不可能發生超流動現象。金屬的超導理論(BCS理論)的提出使得人們認為在極低溫度下3He也可能會形成超流體。但是人們壹直未能在實驗上發現3He的超流動性。20世紀70年代,戴維·李領導的康奈爾低溫小組首次發現了3He的超流動性,不久,其它的研究小組也證實了他們的發現。
3He超流體的發現在天體物理學上有著奇特的應用。人們使用相變產生的3He超流體來驗證關於在宇宙中如何形成所謂宇宙弦的理論。研究小組用中微子引起的核反應局部快速加熱超流體3He,當它們重新冷卻後,會形成壹些渦旋球。這些渦旋球就相當於宇宙弦。這個結果雖然不能作為宇宙弦存在的證據,但是可以認為是對3He流體渦旋形成的理論的驗證。3He超流體的發現不僅對凝聚態物理的研究起了推動作用,而且在此發現過程中所使用的核磁***振的方法,開創了用核磁***振技術進行斷層檢驗的先河,今天核磁***振斷層檢驗已發展成為醫療診斷的普遍手段。