物質有三態：固態、液態、氣態，另外常見的還有一種均由帶電粒子或離子組成的
電漿態；現在，美國麻省理工學院（MIT）的物理學家，在實驗室中又製造出一種
新的物質型態：像液體的氣體--「超流氣體（superfluid gas）」！於6月23日自
然（Nature）期刊中，MIT物理學家Dan Kleppner等人，發現當氣體處在極度高溫
狀態狀態下時，會呈現流體的特性。這與金屬中的電子呈現超導體（superconduc
-tivity）特性類似，而超導體現在已經廣泛應用在各種磁鐵、感應器、電力高效
傳輸系統等；因此這些超流體的研究，或許對高溫下超導體性質的某些未解懸案
有幫助。
科學家多年來一直研究一種稱為「費米原子（fermionic atoms）」的低溫氣體，
希望能藉由這些費米原子找到新的超流體物質態。超流氣體流動時幾乎沒有任何
阻力，在旋轉時，便與一般氣體明顯不同：一般氣體旋轉時，就如同普通物體一
樣；但超流氣體只能在形成像迷你龍捲風一樣的渦流時才能旋轉，因此使得旋轉
中的超流氣體看來就像蜂窩乳酪一樣，每一個空洞都是一個迷你龍捲風的核心。
Kleppner等人於4月13日首度看到大小幾乎一致的迷你龍捲風滿布的景象（右圖）
，所有人都將一年的辛勞忘得一乾二淨了。
在超流氣體中，就像超導體一樣，粒子的移動一個接一個，因而形成一個非常巨
大的量子機械波（quantum-mechanical wave），也因此超導體和超流氣體幾乎沒
有任何阻力。MIT團隊之前就已經觀察到極低溫下的超流體渦流，接近絕對0度的
絕對溫度500億分之1度（絕對溫度0度相當於攝氏零下273度）；最近，他們更將
研究的溫度提升至比室溫再高一點。
Kleppner等人是透過觀察鋰-6同位素進行研究。鋰-6由三個質子、三個中子和三
個電子所組成，所有組成的總數加起來為奇數，故為所謂的「費米子（ fermion）
」。利用雷射和蒸發冷卻技術，他們將氣體冷卻至接近絕對0度。之後再將氣體裝
到一個紅外雷射光束的焦點上，利用紅外光的電磁場讓這些原子保持在原地。最後
再用綠光雷射光束讓這些氣體旋轉，科學家便觀察旋轉時的投影狀況而得到上述結
論（如左圖）。
愛因斯坦曾在1925年預測 所謂的「玻色-愛因斯坦凝態（Bose-Einstein condens
-ates）」--一種粒子會凝聚在一起、行為類似一個巨大波形的物質型態。科學家
後來才瞭解玻色-愛因斯坦凝態與超流體關係匪淺。2003年11月，科學家便已觀察
到鬆散的玻色-愛因斯坦凝態下的費米對，但超流體仍有差異。MIT研究團隊的成
功，可以研究更緻密、如：固體超導體、中子星、或夸克-膠子電漿等存在於宇宙
早期的費米物質型態。
參考資料：New Form of Matter Created, 2005.06.22
* 轉載自臺北天文館
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