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Helium

Helium. Von Teilchen und Löchern. Labor für Tieftemperaturphysik. Helium – Was ist das?. Sonne: griech. „Helios“. Edelgas Füllgas für Ballons, Luftschiffe Kühlmittel in der Tieftemperaturphysik. Warum uns Helium fasziniert. Einziger Stoff, der nicht fest wird!

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Presentation Transcript

  1. Helium Von Teilchen und Löchern Labor für Tieftemperaturphysik

  2. Helium – Was ist das? Sonne: griech. „Helios“ • Edelgas • Füllgas für Ballons, Luftschiffe • Kühlmittel in der Tieftemperaturphysik • ...

  3. Warum uns Helium fasziniert • Einziger Stoff, der nicht fest wird! • „Supra-flüssig“ bei sehr tiefen Temperaturen

  4. Helium: Das Atom

  5. 4He -Kern 2 Protonen + 2 Neutronen 4He &3He – der kleine Unterschied 3He-Kern 2 Protonen + 1 Neutron p n p n p p n „Isotope“

  6. Viele Teilchen – Eine Physik Was wir beschreiben wollen Flüssiges 3He bei T~ 0K

  7. Wieviel ist (zu-)viel? • Newton (17. Jhd): Dreikörpersystem nicht mehr exakt lösbar • Quantenphysik (Anfang 20. Jhd): Zwei- und Einkörperproblem nicht mehr exakt lösbar! • Jetzt (Relativistische Quantenfeldtheorie): Vakuum nicht mehr lösbar! Null Teilchen sind bereits „zuviel“! 3 – 2 – 1 – 0….es geht abwärts!

  8. Wir machen uns ein Modell…

  9. Die spinnen die Teilchen… • Teilchen haben einen Drehimpuls: „Spin“ • Halbzahliger Spin: „Fermionen“ • Ganzzahliger Spin: „Bosonen“ 3He ist ein Fermion,4He ein Boson Spin 1/2 (c) W. Fenz

  10. Einzelgänger in einem See • Nur 1 Fermion pro Platz - „Zustand“- ist möglich

  11. Einzelgänger in einem See • Nur 1 Fermion pro Platz - „Zustand“- ist möglich Fermienergie „Fermisee“

  12. Ein Teilchen, ein Loch und ein Paar „Teilchen – Lochpaar“ Teilchen Anregung Loch

  13. Quasi-(ein)-Teilchen? Kleider machen Quasiteilchen…

  14. Beschwerliche Verkleidungen • Vorher: Viele wechselwirkende Teilchen • Jetzt: „Quasiteilchen“ - unabhängig aber veränderte Eigenschaften • Verhält sich als hätte es eine veränderte Masse „Effektive Masse“

  15. …und die wollten wir berechnen! 3He: Stark wechselwirkendes System!

  16. Stark wechselwirkendes System…

  17. Etwas Abschreckung muss sein!

  18. Aus dem Leben eines Physikers… „Was ist mit unserer eleganten Lösung passiert?“

  19. Wozu das Ganze? „Die heilige Neugier des Forschens!“

  20. Dank & co. • Prof. Krotscheck & Institut für Theoretische Physik 3. Dr. Fenz für die Spinabbildung „Was? Eine Frage? – Da hast du meine Antwort!“

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