Supravodivost a supratekutost

Sylabus

* 1. Supravodivost:

Úvod do supravodivosti (elektrický odpor, kritické parametry, ideální vodivost a Meissnerův jev, teorie Londonů, supravodiče 1. a 2. druhu, termodynamické vlastnosti, izotopový jev, interakce supravodičů s elektromagnetickým zářením).

Mikroskopická teorie supravodivosti (původ přitažlivé interakce mezi elektrony, Bardeenova-Cooperova-Schriefferova teorie, variační metoda, energie základního stavu, koherenční koeficienty, výpočet kritické teploty a kritického termodynamického pole, závislost šířky zakázaného pásu na teplotě, hustota stavů elektronů, bezmezerová supravodivost, tunelování elektronů, koherenční jevy).

Ginzburgova-Landauova teorie (parametr pořádku, energie, koherenční délka a hloubka vniku, meze platnosti GL teorie, povrchová energie).

Magnetické vlastnosti supravodičů 2. druhu (kvantování magnetického toku a kvantové víry, struktura smíšeného stavu, interakční energie vírů, magnetizační křivka, interakce vírů s povrchem, koexistence smíšeného stavu a mezistavu, transportní jevy v supravodičích 2. druhu, pinning a kritické proudy, odporový stav).

Slabá supravodivost (Josephsonovy jevy, kalibrační transformace, vliv statického magnetického pole na přechod, elektrodynamika přechodu, voltampérové charakteristiky přechodu, makroskopická kvantová interference).

Aplikace slabé supravodivosti (skvidy, analogové a digitální obvody).

Vysokoteplotní supravodivost (historie, strukturní a chemické vlastnosti materiálů, magnetické a transportní vlastnosti, teorie).

* 2. Supratekutost:

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.

Anotace

Supravodivost: fenomenologie, Ginzburgova-Landauova a BCS teorie, Josephsonovy jevy, vysokoteplotní supravodivost, aplikace.

Supratekutost: Supratekuté He II - dvoukapalinový model, kolektivní módy - zvuky, makroskopická vlnová funkce, kvantováni cirkulace - kvantované víry, základy supratekuté hydrodynamiky, supratekutá turbulence. Supratekuté 3He -základní představy zobecněné teorie BCS, parametr uspořádání, JMR, phase-slips a Josephsonův jev v 3He, rotující 3He. BEC -vodík, alkalické kovy, princip laserového chlazení.

Určeno pro PGDS.