Tieftemperaturphysik

Die außergewöhnlichen Eigenschaften der Quantenflüssigkeiten 3He und 4He werden dargestellt. Es werden die grundlegenden experimentellen Beobachtungen geschildert und die Konzepte zur theoretischen Beschreibung diskutiert. Hierbei werden u. a. das Zwei-Flüssigkeits-Modell, die Bose-Einstein-Kondensation und das Konzept der Fermi-Flüssigkeit behandelt. Spezielle Aspekte der Tieftemperatureigenschaften von Festkörpern werden vorgestellt. Einige wichtige Schwerpunkte sind der Poiseuille-Wärmefluss, die Ausbreitung von Zweitem Schall, der Kondo-Effekt, Schwer-Fermionen-Systeme, Kernspinordnung bei positiven und negativen Temperaturen, Spingläser, Tunnelsysteme und Supraleitung. Ein weiterer Teil des Buches befasst sich mit der Darstellung von Methoden zur Erzeugung und Messung tiefer Temperaturen. Hier wird auf die Gasverflüssigung (Stickstoff, Helium) und auf die wichtigsten Kühlmethoden, wie die 3He/4He-Mischungskühlung sowie die adiabatische Entmagnetisierung, eingegangen.

1. Helium Grundlegende Eigenschaften. - 1. 1 Allgemeines. - 1. 2 Van der Waals-Bindung. - 1. 3 Thermodynamische Eigenschaften. - 1. 4 Phasendiagramm. - 2. Suprafluides 4He Helium-II. - 2. 1 Experimentelle Beobachtungen. - 2. 2 Zwei-Flüssigkeits-Modell. - 2. 3 Bose-Einstein-Kondensation. - 2. 4 Anregungsspektrum von Helium-II. - 2. 5 Quantisierung der Zirkulation. - 2. 6 Kritische Geschwindigkeit Experimente. - 2. 7 Kritisches Verhalten am ? -Punkt. - 3. Normalfluides 3He. - 3. 1 Ideales Fermi-Gas Vergleich mit flüssigem 3He. - 3. 2 Schmelzkurve. - 3. 3 Landau-Theorie der Fermi-Flüssigkeit. - 3. 4 Nullter Schall. - 4. Suprafluides 3He. - 4. 1 Grundlegende experimentelle Beobachtungen. - 4. 2 Quantenzustände von suprafluidem 3He. - 4. 3 Eigenschaften der suprafluiden Phasen von 3He. - 5. 3He/4He-Mischungen. - 5. 1 Spezifische Wärme und Phasendiagramm. - 5. 2 Normalfluide Komponente. - 5. 3 Transporteigenschaften. - 6. Phononen. - 6. 1 Spezifische Wärme Debyesche Theorie. - 6. 2 Wärmetransport. - 6. 3 Einfluß von N-Prozessen auf den Wärmetransport. - 6. 4 Ballistische Ausbreitung von Phononen. - 7. Leitungselektronen. - 7. 1 Spezifische Wärme. - 7. 2 Elektrische Leitfähigkeit. - 7. 3 Thermische Leitfähigkeit von Metallen. - 7. 4 Kondo-Effekt. - 7. 5 Schwer-Fermion-Systeme. - 8. Spins. - 8. 1 Paramagnetische Systeme Isolierte Spins. - 8. 2 Spinwellen Magnonen. - 8. 3 Spingläser. - 8. 4 Magnetische Ordnung von Kernspins. - 8. 5 Negative Spintemperaturen. - 9. Tunnelsysteme. - 9. 1 Beschreibung als Zwei-Niveau-Systeme. - 9. 2 Isolierte Tunnelsysteme in Kristallen. - 9. 3 Wechselwirkende Tunnelsysteme in Kristallen. - 9. 4 Asymmetrische Tunnelsysteme in Kristallen. - 9. 5 Amorphe Dielektrika. - 9. 6 Metallische Gläser. - 9. 7 Echoexperimente. - 10. Supraleitung. - 10. 1 Experimentelle Beobachtungen. - 10. 2 Thermodynamik derSupraleitung. - 10. 3 Phänomenologische Beschreibung. - 10. 4 Mikroskopische Theorie der Supraleitung. - 10. 5 Makroskopische Wellenfunktion. - 10. 6 Supraleitung in speziellen Materialien. - 11. Erzeugung tiefer Temperaturen. - 11. 1 Verflüssigung von Gasen. - 11. 2 Einfache Heliumkryostate. - 11. 3 Verdünnungskryostat. - 11. 4 Pomeranchuk-Kühlung. - 11. 5 Adiabatische Entmagnetisierung. - 11. 6 Kühlung durch Kernentmagnetisierung. - 12. Thermometrie. - 12. 1 Primärthermometer. - 12. 2 Sekundärthermometer.