Superfluidität

Stichpunkte

Allgemein
	Superfluidität bezeichnet in der Physik den Zustand einer Flüssigkeit
	bei dem die Flüssigkeit jede innere Reibung verliert
	John F
	Superfluidität wurde 1937 von Pyotr Leonidovich Kapitsa
	wenn seine Temperatur den Lambdapunkt unterschreitet
	Allen und Don Misener entdeckt und lässt sich am einfachsten mit Hilfe des Zwei-Fluid-Modells beschreiben. Helium
	das einzige Element bei dem dieser Zustand beobachtet wurde
	geht in den suprafluiden Zustand über
	6 mK
	bei 4He bei 2
	Bei 3He liegt diese kritische Temperatur bei etwa 2
	2K
	bei der ein makroskopischer Anteil aller Bosonen den selben Quantenzustand besetzen
	Suprafluidität lässt sich im Modell der Bose-Einstein-Kondensation erklären
	Dadurch können sämtliche He-Teilchen
	durch eine einzige Wellenfunktion beschrieben werden
	die in diesen Grundzustand kondensiert sind
	Die suprafluide Phase ist ebenso wie der Laser und die supraleitende Phase ein makroskopischer Quantenzustand
	Im Gegensatz zu den bosonischen 4He-Atomen handelt es sich bei den Atomen des in der Natur selten vorkommenden 3He um Fermionen
	sondern die Fermi-Dirac-Statistik
	Für diese gilt nicht die Bose-Einstein-Statistik
	Für die 3He-Atome kann daher das Modell der Bose-Einstein-Kondensation nicht angewandt werden
	Dennoch beobachtet man auch bei 3He Superfluidität
	sondern von der Kopplung zweier Atome ausgeht
	wenn man bei der Suprafluidität von 3He nicht von isolierten Atomen
	sodass man analog zur Cooper-Paar-Bildung ein bosonisches Paar erhält
	Dies ist jedoch kein Widerspruch
	2 3He-Atome können hierbei einen energetisch niedrigeren (und deshalb günstigeren) Zustand einnehmen
	wenn sich ihre magnetischen Kernmomente (Kernspins) gleichrichten (magn
	Zustände) oder entgegengesetzt richten (nichtmagn
	Zustand)
	da die Atome im suprafluiden Zustand keine Entropie transportieren können
	Weitere interessanten Phänomene
	die man u.a. in der suprafluiden Phase beobachten kann: Nahezu ideale Wärmeleitfähigkeit
	Der endliche Wert der Wärmeleitfähigkeit ist dem normalfluiden Restanteil bei T>0 zuzuschreiben
	der Entropie und damit Wärmeenergie transportieren kann. Als angeregte Zustände bilden sich (ähnlich wie die magn
	Flussschlauch im Supraleiter) quantisierte mechanische Wirbel (wie die Wirbel in der Badewanne) He-Pegel stellen sich in Nachbargefäßen aufgrund des sog
	Rollin-Films (Filmkriechen) auf gleiche Höhe ein In der Physik und Chemie wird superfluides 4He in der Spektroskopie verwendet
	Die Technik wird als Superfluid Helium Droplet Spectroscopy (SHeDS) bzw
	Helium Nano Droplet Isolation (HeNDI) Spektroskopie bezeichnet
	Die dazu verwendeten Heliumtröpfchen werden in einer adiabatischen Expansion von Helium in einer Vakuumapparatur produziert und besitzen eine Temperatur von lediglich 370 mK
	Moleküle oder Cluster
	die in superfluidem 4He gelöst sind
	können de facto frei rotieren
	als ob sie sich im Vakuum befänden
	das sich mit Superfluidität beschäftigt
	Das Teilgebiet der Physik
	ist die Quantenhydrodynamik. en:Superfluid ja:超�動 ko:초유체 nl:Superfluïditeit pl:Nadciekłość

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