3He-4He稀釋制冷：一個革命性的冷卻原理

氦原子核通常有兩個質子和兩個中子，它也有一種同位素。原子核中有兩個質子，但只有一

個中子。前者稱為氦-4（4He）。在沒有特別聲明的情況下，氦是指氦-4，后者稱為氦-3（3He）

。這兩種同位素的性質非常不同。3He非常罕見。自然界中每1000萬個氦原子中只有一個較輕的

3He原子。也許正是因為這個原因，科學家們多年來找不到足夠的3He來研究它的性質。然而，

核工業的副產品之一是3He。近年來，一些天然氣富含氦，其中3He含量也很高，為3He的研究

和應用提供了條件。1969年，阿波羅登月船發現月球上有3He，后來確定月球月球土壤中3He的

儲量達到100萬噸。如果未來能開發出月球資源，3He作為一種清潔的核能源具有巨大的應用前景。

20世紀30年代末，科學家們發現了液氦的一個奇怪特性。在特定溫度下，液氦的粘度完全消失，

然后表現出超流動性。當溫度降至2.17K時，液氦發生相變，低于此溫度的液氦呈超流相。3He超

流相在20世紀70年代被發現，但其相變溫度遠低于4He，約為前者的0.1%。只有在0.0026K以下，

3He才能轉化為超流態。