Aktuální problémy fyziky nízkých teplot - NFPL180

• Anglický název: Contemporary Problems of Low Temperature Physics
• Zajišťuje: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2003
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:0/2 Z [hodiny/týden]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. Mgr. Jaroslav Kohout, Dr.; prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.

Anotace

čeština

Seminář probíhající v týdenním soustředění. Program je věnován úvodu do problematiky fyziky nízkých teplot, hyperjemných interakcí a jadermých metod studia kondenzovaných látek pro začátečníky a aktuálním řešeným otázkám těchto oborů.

angličtina

One week off site seminar. The program is organized as an introduction to various aspects of low temperature physics, hyperfine interactions and nuclear methods in solid state physics for beginners and involves description of contemporary problems that are currently under investigation.

Podmínky zakončení předmětu

Zápočet se uděluje za aktivní účast na semináři, který probíhá v týdenním soustředění. Zápočet nelze opakovat.

Sylabus

čeština

Teplotní stupnice a role teploty ve fyzice. Fyzika nízkých teplot a předmět jejího studia.

Základní fyzikální vlastnosti 4He a 3He, zkapalnění 4He, tepelná izolace, Dewarovy nádoby, kryostaty. 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, supratekutost, hydrodynamika a kvantované víry. Směsi 3He-4He, rozpouštěcí refrigerátor.

Supravodivost - základní vlastnosti, fyzikální představy a aplikace. Josephsonovy jevy. Vysokoteplotní supravodivost.

Fyzikální vlastnosti pevných látek při nízkých teplotách. Kovy, izolátory, polovodiče, fonony, elektrony, díry. Úvod do energetických spekter, valenční a vodivostní pás. Debyeova teplota. Kvantový Hallův jev. Magnetismus při nízkých teplotách. Jaderný magnetismus, van Vleckova paramagnetika.

Jaderné metody ve fyzice kondenzovaných soustav. Principy jaderné magnetické rezonance - Larmorova precese, Blochovy rovnice, spinové echo. JMR v magnetikách, hyperjemné interakce. Jaderné magnetické zobrazování. JMR vysokého rozlišení. Jaderná orientace. Mössbauerova spektroskopie. Pozitronová anihilace.

angličtina

Temperature scale and the role of temperature in physics. Low temperature physics and topics of investigation.

Basic properties of 4He and 3He, liquifaction, thermal insulation, Dewar vessels, cryostats. Fermi-Dirac and Bose - Einstein quantum statistics. Ideal Bose gas, Bose - Einstein condensation (BEC). Ideal Fermi gas, Fermi liquid. Phase diagrams of 4He and 3He, superfluidity, hydrodynamics and quantized vortices. 3He-4He mixtures, dilution refrigerator. Adiabatic demagnetization, nuclear demagnetization. Thermometry.

Supeconductivity - basic properties, ideas and application. Josephson phenomena. High temperature superconductivity.

Physical properties of solids at low temperature. Metals, insulators, semiconductors - phonons, electrons, holes. Introduction into energy spectrum, valence and conduction band. Debay temperature. Quantum Hall effect. Magnetism at low temperatures. Nuclear magnetism, Van Vleck paramagnets.

Nuclear methods in condensed matter physics. Principles of nuclear magnetic resonance- Larmor precession, Bloch equations, spin echo. NMR in magnetics, hyperfine interactions. Nuclear magnetic imaging. High resolution NMR. Nuclear orientation. Mössbauer spectroscopy. Positron annihilation.