低溫物理學是研究在低溫下(包括極低溫)物質物理性質的物理學的一門分支學科。低溫物理學研究的對象主要是凝聚態物質,包括正常氣體在低溫下凝聚的液體和固體,還包括凝聚態物質與周圍環境和媒質的作用,如氣態環境，電磁場,壓力，接觸物質等的作用等。物質的低溫物性，包括在低溫下物質的力、熱、電、磁、光等性質，以及相變,相平衡,相的穩定性,臨界現象等。
基本介紹
- 中文名：低溫物理學
- 外文名：low-temperature physics
- 又稱：低溫學
- 所屬學科：物理學的一門分支學科
相關知識,學科歷史與現狀,
相關知識
所謂低溫通常是指低於液氮溫度（77K） ，而更多更重要的低溫現象則發生在液氦溫度（4.2K）以下。使空氣、氫氣和氦氣液化的技術，以及各種超低溫技術的發展（見超低溫技術），使人們獲得了極低溫和超低溫的實驗條件。在低溫下物質的熱學、電學和磁學性質均會發生巨大改變。例如固體比熱容在某些溫度下會突變；在足夠低的溫度下，原則上所有順磁物質均可表現出鐵磁性或反鐵磁性(見磁介質)；金屬的導電性明顯提高，而半導體的導電性則大大降低。這些現象均與低溫下的量子力學效應有關。
學科歷史與現狀
1908年H.卡末林 - 昂內斯首次實現了氦氣的液化。液態氦當溫度低於入點後從HeⅠ相轉變為HeⅡ相，HeⅡ相具有超流動性，粘滯係數變為零，可無阻地通過毛細管，同時其熱導率大大增加，約為入點以上溫度時的3×106倍。1911年昂內斯首次發現一些金屬在極低溫度下呈現零電阻現象，稱為超導電性 。1933 年 W.邁斯納發現超導體具有完全抗磁性 ，體內磁場恆為零（見超導電性）。此外，在超導臨界溫度處超導體的比熱容發生突變，超導態不存在溫差電現象，等等。超流動性和超導體的這些奇異現象均與低溫下的巨觀量子現象密切相關，並均來源於低溫下發生的某種有序化轉變。對超流動性和超導電性的研究大大深化了人們對物質世界所循規律的認識 ，故一 直是低溫物理學的研究重點 。對液態3He 和4He的性質的研究導致了新的致冷手段( 稀釋致冷機 )的出現。對超導體各種性質及其套用的研究形成了超導物理學這一分支學科。以約瑟夫森效應為基礎的超導器件的研究和套用形成了超導電子學這一新學科。1986年以後對高臨界溫度超導材料的研究和探索為超導套用展現了廣闊前景。
物理學家不斷尋找臨界轉變溫度更高的超導材料，高溫超導紀錄不斷被刷新。目前，高溫超導已經成為凝聚態物理學中最熱門的研究領域之一。
