国产 gv 对于氢的这一展望，终于取得了证实

ai换脸刘涛

在接近十足零度的低温下国产 gv，某些流体会过问一种零黏度景色，弘扬出毫无无阻力、无摩擦地流动的智力。这种不凡的景色即是超流性。

早在1936年，科学家就在低温下发现氦具有超流性。尔后，一些原子气体也被证实具有访佛的行为。1972年，诺贝尔奖得主、物理学家维塔利·金茨堡（Vitaly Ginzburg）建议，氢分子（H₂）在极低温下也可能具备超流性。关联词，这一表面展望，在尔后数十年间一直穷乏胜仗凭证复旧。

在一项新发表于《科学进展》的商榷中，一个海外商榷团队在0.4K（-272.75°C）的温度下，不雅察到了氢纳米团簇展现出的超流性，这是初度在氢分子中胜仗不雅测到超流性。

让氢在极寒中流动

氢分子是最节略、最轻的分子，它是一种无自旋复合玻色子。物理学家展望，氢分子会在1~2K的温度下滚动为超流体。关联词，氢在低于13.8K时就会凝固。因此，在表面展望的1~2K的温度下，氢照旧成为固体，使得考据其超流性变得极其艰苦。

为了冲破这一窘境，在新的商榷中，商榷东说念主员联想了一种改换的“纳米级超冷现实室”：他们将由小数氢分子组成的团簇扬弃在氦纳米液滴中，并将举座系统冷却至0.4K。固然这一温度低于氢的凝固点，但借助氦纳米液滴的作用，氢分子得以防守液态，从而为不雅察其潜在的超流体特色创造了条目。

商榷东说念主员将氢分子扬弃在氦纳米液滴中，然后在氢分子中镶嵌一个甲烷分子（左），并使用激光束映照甲烷（右）来使甲烷旋转，通过测量旋转来详情氢的超流性。（图/Susumu Kuma， RIKEN）

接下来，商榷东说念主员向氢团簇中镶嵌一个甲烷（CH₄）分子，并使用激光脉冲激励其旋转。旋转的甲烷分子的“动弹光谱”不错成为检会周围的氢分子是否成为超流体的逸想“探针”。在闲居液体中，氢分子会退却甲烷的旋转，使其动弹光谱费解不清；而在超流体环境下，甲烷八成无阻力地旋转，呈现出敏锐明晰的动弹光谱。

恰是通过这一智力，商榷东说念主员初度在细小的液态氢团簇中不雅测到了甲烷的明晰光谱，从而证实了周围的氢分子弘扬出无摩擦的量子流动行为。商榷东说念主员指出，这项现实越过于1946年Elephter Andronikashvili在超流氦中所进行的旋转圆盘现实的“微不雅版块”——畴昔，他通过不雅测一个圆盘在超流氦中的旋转受阻情况，来测定超流性。而如今，甲烷分子就越过于阿谁微缩的圆盘。

氢分子的数目

现实进一步解析，氢团簇是否展现出超流性，与氢分子数有关。当氢团簇中的氢分子少于6个时，甲烷的旋转仍受到摩擦阻力的影响。但当氢分子数目增多至10个阁下，摩擦初始显赫减小，甲烷旋转速率加速。尤其是当氢麇集至15至20个时，甲烷分子的旋转实在完全不受退却，标明所有这个词团簇已弘扬出近乎齐全的超流性。

这种与团簇大小的有关性和团队开展的模拟效果高度一致。他们通过旅途积分蒙特卡罗模拟，展望了当团簇中的氢分子数目增多到5个以上时，系统中已有越过60%的氢团簇初始参与所谓的量子玻色子交换——这是超流性的典型特征。

迈向“无摩擦”的氢能异日？

这一商榷不仅考据了金茨堡建议的历久展望，也为量子流体商榷提供了全新标的。行动世界中最丰富的元素之一，氢在动力技能中饰演着紧迫脚色，尤其是在燃料电板、清洁动力载体和长距离运载等领域。关联词，氢在常温常压下难以储存或运载，其低密度和高易燃性永远是工程难题。新商榷有望为更高效的氢储存与清洁动力输运提供新想路。

更紧迫的是，这项商榷为探索量子物资与经典物资的范畴提供了现实平台。商榷东说念主员暗示，他们筹画进一步探索更大范畴的氢团簇（从20到上百万个分子），以鸠合超流性怎样跟着系统范畴演变，以及最终是否能在不借助氦液滴的情况下构建纯氢超流体。此外，他们还筹画测试这些氢团簇对外部电场和磁场的反映，探索其在量子规则、信息责罚和超导材料中的后劲。

#参考开头：

https://physicsworld.com/a/superfluid-phase-spotted-in-molecular-hydrogen-for-the-first-time/

https://science.ubc.ca/news/february-21-2025/hydrogen-becomes-superfluid-nanoscale-confirming-50-year-old-prediction

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu1093

#图片开头：

封面图&首图：Susumu Kuma， RIKEN