3He-4He稀释制冷：一个革命性的冷却原理

氦原子核通常有两个质子和两个中子，它也有一种同位素。原子核中有两个质子，但只有一

个中子。前者称为氦-4（4He）。在没有特别声明的情况下，氦是指氦-4，后者称为氦-3（3He）

。这两种同位素的性质非常不同。3He非常罕见。自然界中每1000万个氦原子中只有一个较轻的

3He原子。也许正是因为这个原因，科学家们多年来找不到足够的3He来研究它的性质。然而，

核工业的副产品之一是3He。近年来，一些天然气富含氦，其中3He含量也很高，为3He的研究

和应用提供了条件。1969年，阿波罗登月船发现月球上有3He，后来确定月球月球土壤中3He的

储量达到100万吨。如果未来能开发出月球资源，3He作为一种清洁的核能源具有巨大的应用前景。

20世纪30年代末，科学家们发现了液氦的一个奇怪特性。在特定温度下，液氦的粘度完全消失，

然后表现出超流动性。当温度降至2.17K时，液氦发生相变，低于此温度的液氦呈超流相。3He超

流相在20世纪70年代被发现，但其相变温度远低于4He，约为前者的0.1%。只有在0.0026K以下，

3He才能转化为超流态。