氦-3供应严重短缺 低温物理学界研究受威胁(图)

　　以色列魏茨曼科学研究所的物理学家Moty Heiblum说，已经很难获得氦-3来达到研究需要的超低温；美国的安全项目占有了大约85%的氦-3供应。（图片 ：《科学》）

　　量子物理的奇异效应一般是在极底温度条件下出现，而以氦-3为制冷原料的“稀释制冷机”能将小型电子设备的温度冷却到绝对零度的几千分之一，也就是1毫开氏度，氦-3对低温物理学有着重要意义；与此同时，氦-3还有极为重要的国防价值，以氦-3填充中子探测器被用于材料探测中。然而，据新出版的《科学》杂志报道，目前氦-3的供应严重短缺，低温物理学界的研究受到威胁。

　　氦是一种惰性最强的气态元素，也是唯一在绝对零度时保持液体状态的物质；氦-3则是氦的最轻的同位素。1951年，H.伦敦提出可以用超流氦-4稀释氦-3的方法制冷的理论；1965年，P.Das等人根据这一理论制成了氦-3/氦-4稀释制冷机，这种制冷机可以长时间地维持毫开氏度的温度，并成为获得毫开氏温度的重要手段和设备。

　　《科学》的文章指出，几年前，当氦-3的需求量急剧上升时，它的供应却出现了萎缩，特别是在2002年，美国国土安全部（DHS）和能源部（DOE）开始配置数千台以氦-3填充的中子探测器，以帮助预防钚和其他放射性材料走私进入美国。DOE的一项研究显示，从短期来看，氦-3的需求量可能会达到每年6.5万升，但年度供应量却徘徊在1万升到2万升之间。氦-3的缺乏威胁到几个研究领域，作为美国氦-3的主要供应者，DOE目前只为美国资助的研究人员 这种气体。

　　氦-3也被用于填充大型中子散放装置，比如，在日本东海新建成的日本质子加速器研究园区，在未来6年的时间里，该项目每年需要氦-3的数量将超过10万升。日本质子加速器研究园区的Masatoshi Arai说，园区的研究人员需要1.6万升氦-3以完成探测器23个光束中的15个，“如果我们不能获得氦-3和探测器……我们就不可能在日本质子加速器研究园区的核装置中做足够好的实验，我们花了15亿美元来建造这一设施。”

　　低温物理学家表示，他们每年大约需要2500升到4500升的氦-3，主要是用于填充新的“稀释制冷机”。美国西北大学的物理学家威廉