Fyzika a technika nízkých teplot - NFPL168

• Anglický název: Low Temperature Physics and Techniques
• Zajišťuje: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.; doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.
• Vyučující: doc. RNDr. Miloš Rotter, CSc.; prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.

Anotace

čeština

Základní vlastnosti kryokapalin, Jouleův-Thompsonův jev, princip zkapalňovače helia, mechanické a elektrické vlastnosti materiálů při nízkých teplotách, lázňový a průtokový kryostat, supravodivé magnety, směsi 3He -4He, rozpouštěcí refrigerátor, adiabatická demagnetizace paramagnetických solí, jaderná demagnetizace, Pomerančukův jev, chladicí metody založené na transportních jevech v pevných látkách, nízkoteplotní termometrie, Kapicův odpor, nízkoteplotní relaxační procesy.

Poslední úprava: T_KFNT (23.05.2003)

angličtina

Basic properties of cryogenic liquids, Joule-Thomson effect, principles of helium liquefier. Mechanical and electrical properties of materials at low temperatures. Bath and flow cryostats. Suoerconducting magnets. 3He - 4He mixtures, dilution refrigerator. Adiabatic demagnetization of paramagnetic salts, nuclear demagnetization. Pomeranchuk effect. Cooling methods based on transport effects in solids. Low temperature thermometry. Kapitza resistance. Low temperature relaxation process.

Poslední úprava: T_KFNT (23.05.2003)

Literatura

1. L. Skrbek a kol.: Fyzika a technika nízkých teplot, Matfyzpress Praha 2011

2. F. Pobell: Matter and methods at low temperatures, Springer Berlin 2007

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (13.05.2019)

Požadavky ke zkoušce

Zkouška je ústní, požadavky korespondují se sylabem přednášky v rozsahu prezentovaném na přednášce.

Poslední úprava: Rotter Miloš, doc. RNDr., CSc. (10.10.2017)

Sylabus

čeština

1. Úvod.
Vymezení obsahu fyziky nízkých teplot. Historický vývoj získávání a využití nízkých teplot. Cesta k absolutní nule. Přehled metod zkapalňování a chlazení.

2. Supratekutost.
Supratekuté 4He. Základní experimenty v HeII. Fermiho-Diracova statistika. Dvousložkový model. Landauova teorie excitací. Feynmanova teorie vírů. Šíření zvuku v HeII. Supratekuté fáze 3He. Kondenzáty, dynamické a magnetické vlastnosti fází A, A1 a B. Experimenty NMR. Topologie, kolektivní módy. Rotující supratekuté 3He. Směs 3He a 4He, rozpouštění. Pomerančukův jev. Pevné fáze 4He a 3He. Magnetismus pevného 3He.

3. Supravodivost.
Elektrický odpor, Meissnerův jev. Rovnice Londonů. Magnetické vlastnosti supravodičů. Mikroskopická teorie supravodivosti, teorie BCS. Kvantování magnetického toku, kvantové víry. Slabá supravodivost, Josephsonovy jevy, skvidy. Vysokoteplotní supravodivost.

4. Magnetismus při nízkých teplotách.
Paramagnetismus, adiabatická demagnetizace. Jaderný magnetismus, jaderná demagnetizace. Statická orientace atomových jader. Jaderná magnetická rezonance a relaxace při nízkých teplotách. Magnetická termometrie (susceptibilita, NO, NMR).

5. Vybrané problémy fyziky pevných látek za nízkých teplot.
Měrná tepla v pevných látkách, tepelné relaxace.Přenos tepla,Kapicův odpor. Odporové termometry. Kvantový Hallův jev.

Poslední úprava: T_KFNT (23.05.2003)

angličtina

1. Introduction
Notion of low temperature physics. History of reaching and use of low temperatures. Ways to absolute zero. Review of liquefying and cooling methods.

2. Superfluidity
Superfluid 4He. Experiments in He II. Bose-Einstein statistics. Two-fluid model. Landau theory of excitations. Feynman theory of vortices. Sound propagation in He II. Ions in liquid He. Superfluid 3He phases. Fermi-Dirac statistics. Condensates, dynamic and magnetic properties of the A, A1 and B phases. Nuclear magnetic resonance (NMR) experiments. Topology and collective modes. Rotating superfluid 3He. Mixture of 3He and 4He, dilution refrigerator. Pomeranchuk effect. Solid 4He and 3He. Magnetism of solid 3He.

3. Superconductivity
Electrical resistance, Meissner effect. London equation. Magnetic properties of superconductors. Microscopic theory, BCS theory. Flux quantization, quantum vortices. Weak superconductivity, Josephson effects, SQUID. High temperature superconductors.

4. Magnetism at low temperature
Paramagnetism, adiabatic demagnetization. Nuclear magnetism, nuclear demagnetization. Static orientation of nuclear moments. NMR and relaxation at low temperatures. Magnetic thermometry (susceptibility, nuclear orientation, NMR thermometry).

5. Selected topics of solid state physics at low temperature Heat capacity of solids, thermal relaxation. Heat transfer, Kapitza resistance. Resistance thermometry. Quantum Hall effect.

Poslední úprava: T_KFNT (23.05.2003)