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磁场冷却效应的发现者——李庆贤



李庆贤，物理学家、物理教育家。曾开展对磁铁矿晶体在低温下磁性的研究，首先从实验上观测到感生磁各向异性在相变点的磁场冷却效应。在建设东吴大学物理系、重建南京师范学院物理系以及培养物理人才方面做出了重大贡献。

李庆贤，１９０２年出生于浙江省吴兴。幼年聪明好学，在家乡南浔小学学习时，成绩优异。１９１６年考入苏州东吴大学理科。在该大学毕业时，又以一等成绩被这所教会学校接纳为国际斐陶斐（φ．τ．Φ．）荣誉学会会员（每届１—３名），并被留校任教多年。１９２８年，因获得美国洛克菲勒（Ｒｏｃｋｅｆｅｌ１ｅｒ）基金会奖学金而进入美国伊利诺伊（Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）大学攻读学位。在Ｊ．孔兹（Ｋｕｎｚ）教授指导下，李庆贤研究低温下磁铁矿晶体的磁性并在１９３１年获得了博士学位。

低温下磁铁矿晶体磁性研究的新发现

　　低温下磁铁矿晶体磁性的研究是一项承前启后的创造性工作。在李庆贤之前，１９２９年Ｄ．外斯（Ｗｅｉｓｓ）观测到四氧化三铁（Ｆｅ３Ｏ４）在－１５５℃时饱和磁化强度突然降低，他将此现象解释为大的磁晶各向异性引起的结果。同年，Ｒ．Ｗ．米勒（Ｍｉｌｌｅｒ）又观察到四氧化三铁的比热在－１５５℃以下发生急剧增大的现象。为了探讨这些现象的原因，李庆贤做了大量的精细实验。他将天然四氧化三铁单晶体研磨成（１００）、（１１０）和（１１１）三种取向的圆片样品，将它们置于１８０—８００高斯的外磁场中，他利用悬丝扭转测定法，测量了这些样品在垂直于和平行于外磁场的分量情况下，磁化强度随晶体偏转角的变化，测量是在－１５０℃—－１７０℃间进行的。他还测量了样品在室温和液态空气温度下的Ｘ射线衍射谱。从大量实验结果的仔细分析中，他作出了这样的结论：磁铁矿晶体的磁性在－１５５℃以上时都与室温结果相同，衍射斑点的分布也不发生改变，而在－１６０℃时却发生了变化。这是在他之前未被人发现，而且此前的有关磁性理论所不能解释的现象。李庆贤在其博士论文中断言：“至少从磁性的观点而言，磁铁矿石的磁对称性必定发生了变化。”

　　李庆贤的发现，立即引起了物理学界的注意。人们纷纷选取－１６０℃的温度点对磁铁矿进行其他方面的实验。在李庆贤宣布发现之后的第二年，即１９３２年，日本物理学家观测到四氧化三铁的电阻率的不连续变化；在其后２０年又观测到它在－１６０℃附近有相当大的晶格形变。１９４７年，Ｅ．Ｊ．Ｗ．维韦（Ｖｅｒｗｅｙ）等人提出：这些变化是由于磁铁矿中二价与三价铁离子在其所占据的八面晶位上呈有序排列引起的。１９５８年，维韦的观点由中子衍射从微观结构上得到证实。因此，后来将这一转变称为维韦相变或电子有序化相变。由此可见，在这一系列关于磁铁矿低温磁性的物性异常变化的研究中，李庆贤首先提出了磁对称性改变的新见解，也是首先从实验上观测到感生磁各向异性在相变点的磁场冷却效应。李庆贤的研究是在３０年代初作出的，但在其后３０余年仍然受到国际磁学界的重视。在６０—７０年代的许多磁学专著或磁学物理学著作中，都将李庆贤的发现作为一项重大成就加以叙述。日本物理学家近角聪信称李庆贤是“首先观察到磁冷却效应”的人；前苏联学者Ｃ．Ｂ．冯索夫斯基（Ｂｏнсовский）也在其著作中多处引用李庆贤的实验研究。