Helium, ein einfaches Element mit besonderen Eigenschaften

Präsentation zum Thema: "Helium, ein einfaches Element mit besonderen Eigenschaften"—  Präsentation transkript:

1 Helium, ein einfaches Element mit besonderen Eigenschaften
Schallausbreitung in Quantenflüssigkeiten Martin Panholzer Institut für Theoretische Physik

2 Vom ganz Kleinen zum Großen
Vielteilchen-Theorie Eigenschaften von einzelnen Teilchen Eigenschaften der Materie z.B.: Wasser

3 Vom ganz Kleinen zum Großen
Vielteilchen-Theorie Eigenschaften von einzelnen Menschen Eigenschaften einer Menschenmenge

4 Was wollen wir? Anregungen (z.B. Schallwellen) in Systemen berechnen, bei denen die Quantenmechanik eine Rolle spielt Quantenmechanische Effekte treten bei sehr tiefen Temperaturen auf Helium: Einziges Element das beim Abkühlen nicht fest wird Grund: Quantenmechanik Daher der Name Quantenflüssigkeit Ideale Modellsubstanz für unsere Untersuchungen

5 Schall ist nicht gleich Schall
Normaler Schall: Dichtewellen die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit) fortpflanzen. Ausbreitung durch Stöße. Nullter Schall: Ebenfalls Dichtewellen die sich mit Schallgeschwindigkeit fortpflanzen. Ausbreitung durch Änderung der effektiven WW. Tritt nur bei tiefen Temperaturen auf.

6 Nackte und Effektive Wechselwirkung
Effektive WW Nackte WW

7 Kollektive Mode oder Nullter Schall
Der Schallfortpflanzung liegt die effektive Wechselwirkung zu Grunde. Änderung der effektiven WW Fortpflanzung der Dichteänderung Dichteänderung

8 Analogie: La Ola Welle

9 Unschärferelation und das Nicht-Fest-Werden von Helium
Dx Dv m > h/2p Ich weiß wo ich bin dafür weiß ich nicht wie schnell ich bin Ich weiß wie schnell ich bin dafür weiß ich nicht wo ich bin

10 Ortsunschärfe in zwei Dimensionen:

11 Viele neue Eigenschaften durch die Quantenmechanik
z.B. Suprafluidität

12 Die „Spin“nen die Physiker
Alle Teilchen im Universum werden aufgrund ihres Spins unterteilt in Fermionen und Bosonen. Bosonen: Lichtquanten, 2 Fermionen können ein Boson bilden Fermionen: Elektronen, Protonen, Neutronen 4He: Boson 3He: Fermion

13 Was bedeutet das für die Menschenmenge?
Die Menge besteht aus Mädchen und Burschen Diese können Paare bilden Alles wird komplizierter

14 Was habe ich gemacht? Ergebnis Theoretisches Modell Rechner

15 Die Theorie gilt nicht nur für Helium!
Aktuell wird auch am Elektronengas geforscht Weiters kann sie auch auf Nukleare Materie angewendet werden. (Große Atomkerne, Neutronensterne) Sie gilt weiters auch für viele andere Systeme, jedoch kann man deren Eigenschaften auch mit einfacheren Modellen erklären. (Mit Kanonen auf Spatzen schießen)

16 Was bringt das Ganze? Verständnis dafür wie die Natur funktioniert
Mögliche Anwendungen: Überall wo Fermiflüssigkeiten auftreten Unsere Theorie ist ein Werkzeug um schwierige Probleme zu lösen

17 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!