Makroskopické kvantové jevy II - NFPL172

• Anglický název: Macroscopic Quantum Phenomena II
• Zajišťuje: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2005
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní 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: RNDr. Zdeněk Janů, CSc.; prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.
• Vyučující: prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.; Mgr. Emil Varga, Ph.D.

Anotace

čeština

Fázové diagramy a základní vlastnosti 4He a 3He. Supratekuté He II - dvoukapalinový model, kolektivní módy - zvuky, fontánový jev, supratekutý film, energetické spektrum, makroskopická vlnová funkce, kvantováni cirkulace - kvantované víry, základy supratekuté hydrodynamiky, supratekutá turbulence. Supratekuté 3He -základní představy zobecněné teorie BCS, parametr uspořádání pro fáze A, B, A1, textury a orientující síly, JMR, phase-slips a Josephsonův jev v 3He, rotující 3He- spojité a singulární víry. BEC -vodík, alkalické kovy, přehled provedených experimentů, princip laserového chlazení, BEC a supratekutost.

Poslední úprava: T_KFNT (06.05.2003)

angličtina

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.

Poslední úprava: T_KFNT (06.05.2003)

Podmínky zakončení předmětu

Předmět je zakončen ústní zkouškou. Požadavky ke zkoušce odpovídají sylabu předmětu.

Poslední úprava: Skrbek Ladislav, prof. RNDr., DrSc. (10.10.2017)

Literatura

Fyzika nízkých teplot, MATFYZPRESS 1998

Fyzika nízkých teplot, I. část, MATFYZPRESS 2011

Fyzika nízkých teplot, II. část, MATFYZPRESS 2011

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

Sylabus

čeština

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.

Poslední úprava: T_KFNT (06.05.2003)

angličtina

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.

Poslední úprava: T_KFNT (06.05.2003)