Phase diagrams and basic properties of 4 He and 3He. Superfluid He II- two fluid model, collective modes, fountain effect, superfluid film, energy spectrum, macroscopic wave function, quantization of circulation- quantized vortices, superfluid hydrodynamics and turbulence. Superfluid 3He - basic ideas of generalized BCS theory, order parameter for the A, B and A1 phases, textures, orienting forces, NMR, phase-slips and Josephson phenomena in 3He, rotating 3He-continuous and singular vortices. BEC - hydrogen, alcali atoms, experiments, principles of laser cooling, BEC and superfluidity.
Last update: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. (22.05.2019)
Fázové diagramy, vlastnosti 4He a 3He. Supratekuté He II - dvoukapalinový model, kolektivní módy - zvuky, fontánový jev, supratekutý film, energetické spektrum, makroskopická vlnová funkce, kvantováni cirkulace, základy supratekuté hydrodynamiky, supratekutá turbulence. Supratekuté 3He -základní představy zobecněné teorie BCS, parametr
uspořádání pro fáze A, B, A1, textury a orientující síly, JMR, rotující 3He- spojité a singulární víry. BEC -vodík, alkalické kovy, přehled provedených experimentů.
Aim of the course -
Last update: KFNTLS/MFF.CUNI.CZ (29.04.2008)
The aim of the course is to explain basic principles of the Bose - Einstein condensation in 3d momentum space. The accent is on experiments that unequivocally confirm this phenomenon, and on physical properties of superfluid phases of 3He and 4He.
Last update: KFNTLS/MFF.CUNI.CZ (29.04.2008)
Cílem předmětu je seznámemní se základy jevu Boseovy-Einsteinovy kondenzace v 3d prostoru hybností a experimenty, které tento jev prokazují. Hlavní důraz je kladen na vlastnosti supratekutých izotopů 3He a 4He.
Course completion requirements - Czech
Last update: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. (12.06.2019)
Zkouška probíhá ústní formou. Požadavky ke zkoušce odpovídejí sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.
Syllabus -
Last update: T_KFNT (02.05.2003)
Basic properties of 4 He and 3He, liquifaction of 4He, Fermi-Dirac and Bose - Einstein quantum statistics. Ideal Bose gas, Bose - Einstein condensation (BEC). Ideal Fermi gas, Fermi liquid, zero sound. Phase diagrams of 4He a 3He, zero oscillations. 3He-4He mixtures, dilution refrigerator.
Superfluid He II - Fountain effect, mechano-caloric effect. Andronikashvili experiment, two-fluid model and Landau equations of motion, energy spectrum, criterion of superfluidity. Superfluid film. Collective modes - first, second, third and fourth sounds. Macroscopic wave function, quantization of circulation - quantized vortices, mutual friction, Kelvin and Tkachenko waves, introduction into superfluid hydrodynamics, superfluid turbulence. Positive and negative ions, ionic mobility, two-dimensional pools of ions below the surface of superfluid helium, plasma oscillations, crystallization.
Superfluid 3He - basic ideas of generalized BCS theory, paramagnons, equal spin pairing, order parameter for the A, B, and A1 phases. Textures and orienting forces, solitons. Nuclear magnetic resonance. Phase-slips and Josephson phenomena in 3He. Rotating 3He- continuous and singular vortices. Superfluid hydrodynamics in 3He, Kelvin-Helmholtz instability, transition to superfluid turbulence. Relationship between superfluidity and cosmology, Kibble-Zurek mechanism.
BEC - hydrogen, alcali atoms, experiments, principles of laser cooling, BEC and superfluidity. Quantized vortices in BEC.
Last update: T_KFNT (02.05.2003)
Základní fyzikální vlastnosti 4He a 3He, zkapalnění 4He, Fermiho-Diracova a Boseova - Einsteinova kvantová statistika. Ideální Boseův plyn, Boseova - Einsteinova kondenzace (BEC). Ideální Fermiho plyn, Fermiho kapalina, nulový zvuk. Fázové diagramy 4He a 3He, nulové kmity. Směsi 3He-4He, rozpouštěcí refrigerátor.
Supratekuté He II - Fontánový jev, mechano-kalorický jev. Andronikašviliho pokus, dvoukapalinový model a Landauovy pohybové rovnice, energetické spektrum, kritérium supratekutosti. Supratekutý film. Kolektivní módy - první, druhý, třetí a čtvrtý zvuk. Makroskopická vlnová funkce, kvantováni cirkulace - kvantované víry, vnitřní tření, Kelvinovy a Tkačenkovy vlny, základy supratekuté hydrodynamiky, supratekutá turbulence. Kladné a záporné ionty, pohyblivost, dvojrozměrné systémy iontů pod povrchem, plasmatické oscilace, krystalizace.
Supratekuté 3He -Základní představy zobecněné teorie BCS, paramagnony, párování do stejných spinových stavů, parametr uspořádání pro fáze A, B, A1. Textury a orientující síly, solitony. Jaderná magnetická rezonance, phase-slips a Josephsonův jev v 3He. Rotující 3He- spojité a singulární víry. Supratekutá hydrodynamika v 3He, Kelvinova-Helmholtzova nestabilita, přechod k supratekuté turbulenci. Souvislosti fyziky supratekutosti a kosmologie, Kibbleův-Zurkův mechanismus.
BEC -vodík, alkalické kovy, přehled provedených experimentů, princip laserového chlazení, BEC a supratekutost. Kvantované víry v BEC.
