戴維·莫里斯·李（美國物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn)氦-3的超流體）

戴維·莫里斯·李（David Morris Lee，1931年1月20日紐約州拉伊-），美國物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn)氦-3的超流體，1996年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

人物經(jīng)歷

我的父母在紐約市出生和長(zhǎng)大。 我父親被訓(xùn)練作為一名電氣工程師，母親是小學(xué)教師。 他們分別來自英國和立陶宛曾在1800年代后期到美國的猶太移民的孩子。 我的曾祖父，實(shí)際上已大大早在美國定居。 出生于1931年1月20日，當(dāng)我，我的父母住在郊區(qū)小城鎮(zhèn)，黑麥，紐約，紐約市以外。 我的父親在一個(gè)小，但增長(zhǎng)的電器制造公司在城市通勤火車到他的工作。 偉大的1930年代初經(jīng)濟(jì)衰退期間，我們搬到了省錢了幾年的城市，但最終搬回到麥田里，我收到了我的早期教育。 隨著時(shí)間的改善了我們的家庭情況，為我的父親在他的公司，這是迅速擴(kuò)大先進(jìn)，并最終成為它的總統(tǒng)。

作為一個(gè)孩子，我是生活在田野，沿著我們家附近的海岸線的東西著迷。 我經(jīng)常漫游四處收集青蛙，魚，蠑螈，蛇和蠕蟲。 六歲開始，每到夏天我花了遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，在新英格蘭地區(qū)的各種兒童營(yíng)地，給我機(jī)會(huì)進(jìn)一步探討這種興趣。

我童年的激情是鐵路。 我設(shè)法鐵路覆蓋整個(gè)美國的時(shí)間表，廣泛收集和積累成為一個(gè)年輕的旅游專家。 當(dāng)我還是一個(gè)非常年輕的孩子，我的父親給了我一組彈簧操作的“風(fēng)”的列車。 我做的第一件事是在我們的廚房電源插座插入軌道。 一個(gè)淋浴的火花飛滿屋子都是。 幸運(yùn)的是，我的父母，放縱，每個(gè)人都笑了有關(guān)這一事件。

我作為一個(gè)年輕的小將成為氣象非常感興趣。 我一直在自己的天氣記錄和認(rèn)購美國氣象局發(fā)出的“每日天氣圖。 有一天，我問我的父親在他的圖書館的書題為爵士牛仔褲神秘的宇宙?。 他表示，沒有人真正明白了什么是在這本書。 我馬上拿起書開始讀它。 有美麗的討論當(dāng)時(shí)的宇宙學(xué)，我發(fā)現(xiàn)完全迷人。 我覺得這本書真的激發(fā)了我對(duì)物理學(xué)的興趣。

在麥田里的高中有一個(gè)很好的方案。 有強(qiáng)調(diào)必要的基本技能，寫作和數(shù)學(xué)上獲得通過大量的練習(xí)，但我們也教為自己想。 我相當(dāng)大的債務(wù)應(yīng)該感謝我的老師。 當(dāng)然在這段時(shí)間里最年輕的男孩想成為體育英雄，我也不例外。 我是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的短距離亞軍，是我們學(xué)校的田徑隊(duì)，以及在我們的高中足球節(jié)目的參與者積極，但有沒有機(jī)會(huì)，我將永遠(yuǎn)是一個(gè)體育英雄。

繼1948年高中畢業(yè)，我參加了哈佛大學(xué)，在那里我成為一個(gè)物理學(xué)的重大。 在一個(gè)小鎮(zhèn)上長(zhǎng)大，我發(fā)現(xiàn)哈佛是一個(gè)極大的豐富經(jīng)驗(yàn)。 在我班上的學(xué)生來自各行各業(yè)，從種類繁多的地理位置。 許多我的大學(xué)朋友，我仍然保持聯(lián)系。 一次在我的大學(xué)四年，我認(rèn)為中醫(yī)藥事業(yè)的可能性。 有了這一點(diǎn)，我除了我的物理學(xué)的重大的一些醫(yī)療課程。 我特別喜歡在有機(jī)化學(xué)的課程，但盡管我早期的利益，我沒有找到迷人的生物科學(xué)。 因此，我放棄了對(duì)中醫(yī)藥事業(yè)的想法，并繼續(xù)與我的物理研究。 我的主要課外活動(dòng)是哈佛大學(xué)的游艇俱樂部。 1950年6月，我們一群航行從新港，羅德島，漢密爾頓，百慕大在百慕大的種族。 這是一個(gè)奇妙的冒險(xiǎn)。

3 1/2年在哈佛后，我有足夠的學(xué)分畢業(yè)，1952年1月。 我在1952年4月，為22個(gè)月進(jìn)入美國陸軍和美國大陸的各個(gè)崗位擔(dān)任朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間的最后階段。 一天晚上，在此期間，我擔(dān)任警衛(wèi)的體罰。 一名守衛(wèi)，是一個(gè)年輕的士兵名為赫伯特炒。 原來，他一直是在的康涅狄格教授保羅Zilsel大學(xué)的在超流理論專業(yè)研究生。 我們有一個(gè)關(guān)于超流氦4的精彩討論。 后來赫伯特炒成了布朗大學(xué)的理論物理學(xué)教授。

我從軍隊(duì)的光榮退役后，我進(jìn)入康涅狄格大學(xué)在1954年2月，部分原因是，我與赫伯特炒討論的結(jié)果，一方面是因?yàn)槲业母改敢呀?jīng)搬到康涅狄格，所以它是我的家鄉(xiāng)。 一個(gè)和一個(gè)半年度留在康涅狄格大學(xué)是非常有益的。 它給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在一個(gè)相對(duì)寬松的環(huán)境物理和了解實(shí)驗(yàn)物理。 我的第一個(gè)項(xiàng)目是建立一個(gè)電離真空計(jì)教授埃德加·埃弗哈特克羅夫特沃爾頓加速器的控制電路。 在那些日子里真空管是電子電路中的活性成分。 我還記得真空管的細(xì)絲和涼爽的藍(lán)色輝光的閘流管的溫暖的橙色光暈。 在拍攝我的電路組裝和麻煩，我也還記得所有從真空管電源300伏電擊。

在康涅狄格大學(xué)期間，我會(huì)見了我終身的朋友約翰Reppy人后來成為我的同事，在我們的康奈爾低溫小組。 約翰教授查爾斯·雷諾茲超流體液氦的實(shí)驗(yàn)研究。 這是雷諾茲教授真的很激動(dòng)我的超流動(dòng)性和低溫物理的興趣。

在除了約翰Reppy實(shí)力作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他是一個(gè)攀巖和登山，出類拔萃。 他莫名其妙地說服我，我克服自然的高度恐懼，我參加了一些精彩的在懷俄明州大Tetons和美國西部的南達(dá)科他州的布萊克山攀登。 我還是很享受在山上遠(yuǎn)足。

最終我完成了我的要求，為科學(xué)碩士學(xué)位，在美國康涅狄格大學(xué)后，我在招收博士 在1955年夏天在耶魯大學(xué)的物理方案。 我在耶魯大學(xué)的夏季項(xiàng)目是建立水銀噴射脫衣舞的重離子直線加速器正在建設(shè)。 去除更多的電子，離子，可提高其凈電荷，從而加速到更高的能量。 從離子的電子而有效地去除，當(dāng)離子通過一個(gè)汞原子的超音速噴氣機(jī)通過。 另外，我在耶魯大學(xué)期間的第一個(gè)夏天，我遇見了羅素·唐納利完成他的博士 在耶魯大學(xué)教授塞西爾·T.巷低溫組的旋轉(zhuǎn)超流氦的論文。 拉斯是物理學(xué)的巨大熱情與才華的實(shí)驗(yàn)者。 他有一個(gè)杰出的職業(yè)生涯，是一個(gè)在俄勒岡大學(xué)的教授。 此外我對(duì)加速器的工作，我很喜歡他的實(shí)驗(yàn)幫助拉斯那年夏天。 在很短的時(shí)間，我學(xué)到了大量有關(guān)實(shí)驗(yàn)低溫物理和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的生活。 隨著時(shí)間的推移我越來越著迷了低溫物理學(xué)使我的決定，這將是我的專業(yè)領(lǐng)域，在讀研究生。 幸運(yùn)的是，亨利·A教授費(fèi)正清耶魯大學(xué)低溫組有我的位置。 亨利是一個(gè)優(yōu)秀的導(dǎo)師和一個(gè)有益的和理解的論文顧問。 當(dāng)時(shí)，同位素他首次成為可用。 我的論文題目涉及液體他的研究，并在我的諾貝爾演講討論。 我回頭后，畢業(yè)學(xué)校是在我的生活很幸福的時(shí)期。 要徹底沉浸在物理學(xué)和追求相似的目標(biāo)被朋友包圍的機(jī)會(huì)，是一個(gè)了不起的經(jīng)驗(yàn)。 這是完全值得的觀察中，我已經(jīng)用自己的雙手設(shè)計(jì)和構(gòu)建的設(shè)備令人興奮的新影響。

在1959年1月，我在耶魯大學(xué)完成我的研究，并加入了美國康奈爾大學(xué)的教師。 我的責(zé)任是建立在低溫物理研究實(shí)驗(yàn)室，并在物理系任教的課程。 我還負(fù)責(zé)我們的氦液化器的操作。 后不久，在康奈爾大學(xué)時(shí)，我遇到了我的妻子達(dá)娜，誰是博士 學(xué)生營(yíng)養(yǎng)和生物化學(xué)。 她出生和成長(zhǎng)在泰國。她的父親原是從哥本哈根和她的母親是泰國本土。 為超過36年的時(shí)間里，她一直是一個(gè)美妙的伴侶。 沒有她的愛支持我的事業(yè)一定會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于成功。 我們有兩個(gè)人，與他們的妻子，在斯德哥爾摩的諾貝爾慶祝加入我們的成年兒子。 多年來，我的工作我的方式通過的行列，在康奈爾大學(xué)物理系教授的立場(chǎng)。 同時(shí)，我們的低溫組擴(kuò)大規(guī)模，此外， 羅伯特·C·理查森教授約翰·D·Reppy，誰也一直在康涅狄格州的研究生，并在耶魯大學(xué)后，在1960年他從杜克大學(xué)加入我們。 最近Jeevak Parpia教授加入本集團(tuán)。 多年來，我們的計(jì)劃是非常成功的。

亮點(diǎn)，除了超流體的工作，包括液體相分離曲線的三臨界點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，他研究生Erlend格拉夫，約翰·D·Reppy和自己發(fā)現(xiàn)的混合物我們研究生威廉·P·霍爾珀林，羅伯特·C·理查森及其同伙在堅(jiān)實(shí)的反鐵磁序，并為自己和杰克·H。之間的合作的一部分發(fā)現(xiàn)的核自旋波，自旋極化氫原子氣體釋放化學(xué)系。 此外，約翰Reppy和他的學(xué)生在超流他和進(jìn)行了廣泛調(diào)查的持續(xù)電流。 他的實(shí)驗(yàn)與研究生大 衛(wèi)主教Thouless過渡科斯特利茨在超流他的電影提供了一個(gè)突出的例子。 對(duì)這項(xiàng)工作的約翰被授予1981年的弗里茨·倫敦紀(jì)念獎(jiǎng)。 jeevak Parpia最近局限于幾何超流體的一些非常令人興奮的研究。 其他獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給該組的成員包括英國物理研究所1976年的爵士弗朗西斯·西蒙紀(jì)念獎(jiǎng)和1981年奧利弗·巴克利獎(jiǎng)，美國物理學(xué)會(huì)。 這兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)被授予道格拉斯·奧謝羅夫四 ，羅伯特·C·理查森和我發(fā)現(xiàn)他的超流體 此外，羅伯特·理查森，約翰Reppy和自己已經(jīng)當(dāng)選的國家科學(xué)院院士和美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院。 的學(xué)術(shù)生涯中最有意義的方面之一，是與研究生工作，離開研究生畢業(yè)后，看著他們發(fā)展的機(jī)會(huì)。 我的同胞得主，道格·奧謝羅夫，是一個(gè)科學(xué)家，誰是極其成功的，但作為一名研究生，他后來在AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)有一個(gè)杰出的職業(yè)生涯的最好的例子。 我們的大多數(shù)其他學(xué)生在科學(xué)和技術(shù)有非常負(fù)責(zé)任的和有意義的事業(yè)。 這是一個(gè)特別高興，感謝我的學(xué)生和我的同事，他們?cè)谖覀兊某晒χ械淖饔谩?/p>

主要榮譽(yù)

1996年物理獎(jiǎng)授予戴維.李(DavidM.lee)（美國）、羅伯特.里查森（RobertC.Richardson）(美國)、道格拉斯.奧謝羅夫（DouglasD.Sheriff）(美國),以表彰他們對(duì)氦-3超流性的發(fā)現(xiàn)。

與正常流體不同，超流氦不隨容器的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，但可以產(chǎn)生大量渦旋，和為渦旋線。渦旋線互相排斥并形成六角排列結(jié)構(gòu)，超流體繞著渦旋線的核心轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)是量子化的，與原子核外的電子軌道類似。在不同的溫度、轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)條件下，氦-3中會(huì)出現(xiàn)幾種渦旋線。在氣體、液體和固體中，量子效應(yīng)通常會(huì)被原子的無規(guī)桂熱運(yùn)動(dòng)所掩蓋，但是在超低溫下，這些效應(yīng)可以被觀察到。一個(gè)壯觀的例子就是氦-3的超流性——這一個(gè)現(xiàn)象導(dǎo)致對(duì)量子物理的更深入理解。

在由三位科學(xué)家設(shè)計(jì)并建成的低溫衡器中，利用玻氏法，把桓鍪⒂瀉?3的容器冷卻到大約2Mk。當(dāng)氦-3被穩(wěn)恒緩慢地壓縮時(shí)，其內(nèi)部壓強(qiáng)被測(cè)量下來。隨著氦-3體積縮小及隨后增大，他們觀測(cè)到壓強(qiáng)曲線斜率有微小變化以及出現(xiàn)小扭折。這些觀察結(jié)果是氦-3相變?yōu)槌黧w的最出證據(jù)。兩個(gè)超流體的相——"A"相和"B"相被發(fā)現(xiàn)了。

研究成果

在自然界，存在著3He和4He兩種同位素。4He的原子核有兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，稱為玻色子；而3He只有一個(gè)中子，稱為費(fèi)米子。20年代30年代末期，卡皮查發(fā)現(xiàn)4He的超流動(dòng)性。朗道從理論上解釋了這種現(xiàn)象，他認(rèn)為當(dāng)溫度在絕對(duì)溫度2.17K時(shí)，4He原子發(fā)生玻色愛因斯坦凝聚，成為超流體，而像3He這樣的費(fèi)米子即使在最低能量下也不能發(fā)生凝聚，所以不可能發(fā)生超流動(dòng)現(xiàn)象。金屬的超導(dǎo)理論（BCS理論）的提出使得人們認(rèn)為在極低溫度下3He也可能會(huì)形成超流體。但是人們一直未能在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)3He的超流動(dòng)性。20世紀(jì)70年代，戴維·李領(lǐng)導(dǎo)的康奈爾低溫小組首次發(fā)現(xiàn)了3He的超流動(dòng)性，不久，其它的研究小組也證實(shí)了他們的發(fā)現(xiàn)。

主要應(yīng)用

3He超流體的發(fā)現(xiàn)在天體物理學(xué)上有著奇特的應(yīng)用。人們使用相變產(chǎn)生的3He超流體來驗(yàn)證關(guān)于在宇宙中如何形成所謂宇宙弦的理論。研究小組用中微子引起的核反應(yīng)局部快速加熱超流體3He，當(dāng)它們重新冷卻后，會(huì)形成一些渦旋球。這些渦旋球就相當(dāng)于宇宙弦。這個(gè)結(jié)果雖然不能作為宇宙弦存在的證據(jù)，但是可以認(rèn)為是對(duì)3He流體渦旋形成的理論的驗(yàn)證。3He超流體的發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)凝聚態(tài)物理的研究起了推動(dòng)作用，而且在此發(fā)現(xiàn)過程中所使用的核磁共振的方法，開創(chuàng)了用核磁共振技術(shù)進(jìn)行斷層檢驗(yàn)的先河，今天核磁共振斷層檢驗(yàn)已發(fā)展成為醫(yī)療診斷的普遍手段?。