Low Temperature Physics - NFPL099

• Title: Fyzika nízkých teplot
• Guaranteed by: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2020
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Classification: Physics > Solid State Physics

Annotation

English

Last update: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. (14.05.2019)

Superconductivity, superfluidity of 3He and 4He, quantum liquids and crystals, nuclear magnetism and very low temperature thermometry.

Czech

Last update: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. (14.05.2019)

Supravodivost, supratekutost 3He a 4He, kvantové kapaliny a krystaly, jaderný magnetismus a termometrie velmi nízkých teplot.

Aim of the course

English

Last update: KFNTLS/MFF.CUNI.CZ (29.04.2008)

An introduction to main topics of low temperature physics with emphasis to quantum liquids, superconductivity and low temperature properties of solids. A survey of low temperature production methods, thermometry and principles of the cryogenic facilities design.

Czech

Last update: KFNTLS/MFF.CUNI.CZ (29.04.2008)

Seznámení s hlavními oblastmi fyziky nízkých teplot s důrazem na vlastnosti kvantových kapalin, na supravodivost a na vlastnosti pevných látek při nízkých teplotách. Je podán i přehled metod získávání nízkých teplot a jejich měření i principů konstrukce kryogenních zařízení.

Literature

Last update: RNDr. Pavel Zakouřil, Ph.D. (05.08.2002)

1. M.Odehnal: Supravodivost a jiné kvantové jevy, Academia Praha 1992

2. S.Takács, L.Cesnak: Supravodivosť, Alfa Bratislava 1979

3. Š.Jánoš: Fyzika nízkych teplöt, Alfa Bratislava 1980

4. P.Středa, Z.Janů: Supravodivost a fyzika nízkých teplot, ČVUT Praha 1987

5. E.M.Lifšic, L.P.Pitajevskij: Statističeskaja fizika 2, Nauka Moskva 1978

Syllabus

English

Last update: T_KFNT (02.05.2003)

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.

Czech

Last update: ()

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.