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

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

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

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

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.

Nackte und Effektive Wechselwirkung Effektive WW Nackte WW

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

Analogie: La Ola Welle

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

Ortsunschärfe in zwei Dimensionen:

Viele neue Eigenschaften durch die Quantenmechanik z.B. Suprafluidität

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

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

Was habe ich gemacht? Ergebnis Theoretisches Modell Rechner

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)

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

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!