补充资料：量子固体

量子固体
Quantum solids

^出扩必V一钆一魑出量子固体(qHantun solids) 有一类固体，由于它的原子或分子的质量小，以及相互作用势的吸引部分很弱，因而在量子基态(温度丁=OK)也具有很大的零点运动，这样的固体叫量子固体。最明显的例子是氦同位素。He和‘He，其离开点阵的均方根位移约为25％。更多的例子是某些较重分子固体以及氢分子Hz，Dz和H队参阅“分子闻力”(inter．molecular forces)、“非相对论量予理论”(nonrelativistic quantum theory)、“量子力学”(quantum mechanics)各条。 图1在压强一温度平面中的'He的相图。 1大气压=101．325千帕 3He和·He的相图当冷却到接近绝对零度的温度时，混沌热运动减小，SHe和‘He这两种物质的整体性质呈现量子效应。在图1和图2的。He和‘He的相图中可看出其中的一些效应。这两种同位素除非外部适加压力(～3兆帕≈30大气压)，否则直到绝对零度仍保持液体状态。这是因为它们的原子在OK时不是静止的；零点运动尤如内压力，为使原子彼此足够靠近以形成固态，必须克服零点运动。包括氢在内的所有其他物质，在自身蒸气压下凝固的温度全在10K以上。 这两条熔解曲线的细节相差甚远·这是因为这两种粒子遵从不同的量子统计规律。‘He自旋(角动量)是零，因此服从玻色统计；而。He的自旋为1／2，因此服从费米统计。‘He的熔解曲线与代表超流过渡的^一线相交后变得非常平坦，这是因为液体和固体的残余熵的量非常小。凝固过程则是一个很少涉及潜热的体积减小的机械过程。参阅“玻色一爱因斯坦统计学”(Bose—Einstein statistics)、“费米一狄拉克统计学”(Fermi—Dirac statistics)、“液氯”(1iquid he—lium)各条。^出F_K√^钆＼，强幽温度丁(K) 图2。H的相图(垂直坐标的原点未画出)。当液体和 固体的熵相等时，在丁=O．32K时熔解压最小 已公布的。He熔解压的最小值是唯一的，对此可从液体的熵S，和固体的熵S，出发加以理解。通常，液体比与之相应的固体具有更多的熵。但是，在固体。He中，自旋系统在温度低到几个毫开(inK)时仍保留其方位熵R2n2(这里R是气体常数，因子2来自于自旋的两种取向)。所以，在O．32K(对应最小压力的温度)，固体有较大的熵。通过下面给出的克劳修斯一克拉佩龙(Clausius—Clapeyron)方程，可以看出熔解曲线(dP／d7’)。

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