Я рассматриваю жидкий, твёрдый гелий в первую очередь с позиции возможной альтернативы к нефти. Возможно именно он станет источником энергии в двигателях будущего... Также с этой точки зрения интересны нанотехнологии. Итак - Жидкий гелий. Как всегда начинаем с разбора понятийного аппарата. По мере углубления нашего исследования мы сможем увидеть - способен ли гелий заменить нефть, уголь и природный газ.
Жи́дкий ге́лий представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, кипящую при атмосферном давлении при температуре 4,44 К (жидкий 4He). Плотность жидкого гелия при температуре 4,2 К составляет 0,13 г/см3. Обладает малым коэффициентом преломления, из-за чего его трудно увидеть. При нормальном давлении гелий не затвердевает даже при сколь угодно низкой температуре. Это — существенно квантовомеханическое явление. Твёрдый гелий удаётся получить лишь при давлении выше 25 атм.
История исследований:
* В 1908 году Хейке Камерлинг-Оннес сумел добиться конденсации жидкого гелия (Нобелевская премия по физике за 1913 год).
* В. Кеез обнаруживает наличие фазового перехода в жидком гелии при температуре 2,17 К и давлении насыщенных паров. Называет фазу, устойчивую выше 2,17 K гелием-I, и фазу, устойчивую ниже 2,17 K гелием-II. Также наблюдает связанные с этим аномалии в теплопроводности (даже называет гелий-II «сверхтеплопроводным»), теплоёмкости, текучести гелия.
* В 1938 году П. Л. Капица открыл сверхтекучесть гелия-II (Нобелевская премия по физике за 1978 год). Квантовомеханическое объяснение явления было дано Л. Д. Ландау в 1941 году (Нобелевская премия по физике за 1962 год).
* В 1948 году удалось ожижить и гелий-3.
* В 1972 году в жидком 3He был также обнаружен фазовый переход. Позже было экспериментально показано, что ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм 3He действительно становится сверхтекучим.
* В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены Алексей Алексеевич Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург и Энтони Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3.
Книги, обзорные статьи:
* Сверхтекучий 3He: ранняя история глазами теоретика — нобелевская лекция Э. Дж. Леггетта, УФН, т. 174, № 11, 2003 г. http://ufn.ru/ufn04/ufn04_11/Russian/nob0411d.pdf
* Г. Воловик, «Universe in a helium droplet», Oxford University Press, 2004, 529 стр., книга доступна на сайте автора (PDF, 3,5 Мб). http://boojum.hut.fi/personnel/THEORY/volovik.html
