Учебное пособие. — М.: МИФИ, 2008. — 168 с. — ISBN
978-5-7262-1106-0.
Материал книги представлен, в основном, в виде достаточно полного обзора эксперимента и теории, однако некоторые вопросы рассмотрены более детально и требуют от читателя знания квантовой механики, статистической физики, физики твердого тела и сверхпроводимости, а также некоторого знакомства с современными методами аналитического и численного исследования сильнокоррелированных систем. Для более полного представления материала в тексте приведены ссылки, как на эксперименты, так и на оригинальные работы по теоретическим исследованиям.
Пособие будет полезно для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в физике конденсированного состояния, в частности в вопросах сверхтекучести и бозе-конденсации, низкоразмерных системах, сверхнизких температурах, наноструктурах и фазовых переходах в них.
Пособие подготовлено в рамках Инновационной образовательной программы МИФИ.
Редактор Макарова М.В.
Рецензент д.ф.-м.н. проф. Яковлев В.П. Предисловие Сверхтекучесть в 3He и 4He. История открытия, эксперимент и теория Квантовые кристаллы и квантовые жидкости3He, 4He. Диаграммы состояний. Параметр де Бура
Эксперименты Капицы. Потенциал Леннарда – Джонса. Эффекты фонтанирования, отсутствия кипения. Нулевая вязкость. Вибрирующие струны, пластины. Скачок теплоемкости. Теплопроводность
Двухжидкостная теория Ландау сверхтекучей бозе-
жидкости. Эксперименты Андроникашвили. Сверхщель. Вращающаяся жидкость
Статистика Бозе – Эйнштейна. Конденсация. Точка ерехода. Химический потенциал. Число частиц в основном состоянии. Скачок теплоемкости
Возбуждения в неидеальном бозе-газе. Спектр Боголюбова. Фононы и ротоны
Сверхтекучесть. Двухжидкостная модель. Критерий сверхтекучести Ландау. Термодинамика сверхтекучей жидкости. Второй звук
Квантование циркуляции и топологические вихри. Эффект Хесса – Фейрбенка
Приложение Анализ эффекта Хесса – Фейрбенка (Hess –
Fairbank) в одномерном случае
Изотоп 3He– сверхтекучая ферми-жидкость. Диаграмма состояний. Возможный ферромагнитный переход. Энтропия жидкости и твердого состояния
Уравнение Клаузиуса– Клапейрона. Эффект Померанчука. Кривая плавления. Магнитная восприимчивость. Фазовая диаграмма. Три сверхтекучие фазы
Теоретические представления. -спаривание. Фазы Андерсона – Морела и Бальяна – Вертхамера. Теплоемкость
Анизотропные вихри. Анизотропия сверхтекучей плотности. Эксперименты
Смеси3He в4He. Фермиевская жидкость в бозе-фоне. Уровни Андреева. Эксперименты Низкоразмерная сверхтекучесть Фазовые переходы "моттовский изолятор – сверхтекучая жидкость". Низкоразмерная сверхтекучесть. Проблема существования фазовых переходов. Бозонная модель Хаббарда
Фазовые диаграммы "сверхтекучесть – бозе-стекло – моттовский изолятор". Связь с другими моделями
Определение критических точек. Численный спектроскопический анализ. Сверхтоковые состояния. Идентификация сверхтоковых и фононных возбуждений в одномерной разупорядоченной системе
Критерии фазовых переходов для одномерных систем. Особенности одномерной ситуации. Понятие о ренормализационной группе. Одномерная модель Жиамарчи и Шульца
Теоретические исследования критических точек в бозонной модели Хаббарда. Редуцированная и hard-core бозонные модели Хаббарда Бозе-конденсация в газовой фазе Спин-поляризованный водород. Осаждение над гелиевой поверхностью. Уровни энергии водородоподобных атомов и расщепление в магнитном поле
Магнитооптические ловушки. Эксперименты в щелочных металлах. Сверхнизкое охлаждение. Лазерное испарение. Наблюдение бозе-конденсата
Трехчастичная рекомбинация и закон 1/
6. Трехмерный и двумерный газ – проблемы конденсации. Уравнение Гросса – Питаевского
Бозонные оптические решетки. Фазовые переходы ≪сверхтекучесть – моттовский изолятор≫. Оболочечная структура
Приложение. Расщепление спектров атомов в магнитном поле
Приложение. Принципы лазерного охлаждения Солитоны в бозе-конденсатах Облако бозе-конденсата в ловушке
Уравнение Гросса – Питаевского
Бозе-эйнштейновская конденсация в квазиодномерной параболической ловушке. Одномерное уравнение Гросса – Питаевского
Одномерное нелинейное уравнение Шредингера
Эксперименты с солитонами в бозе-эйнштейновском
конденсате
Солитоны в бозе-конденсатах. Оптические решетки
Охлажденные атомы в оптических решетках
Приложение. Эффект Штарка
Бозонная модель Хаббарда в оптическом потенциале
Уравнения движения в приближении сильной связи
Экспериментальное наблюдение солитонов в оптических решетках
Численное моделирование. Одномерные оптические решетки
Численное моделирование. Двумерные оптические решетки Список литературы
Материал книги представлен, в основном, в виде достаточно полного обзора эксперимента и теории, однако некоторые вопросы рассмотрены более детально и требуют от читателя знания квантовой механики, статистической физики, физики твердого тела и сверхпроводимости, а также некоторого знакомства с современными методами аналитического и численного исследования сильнокоррелированных систем. Для более полного представления материала в тексте приведены ссылки, как на эксперименты, так и на оригинальные работы по теоретическим исследованиям.
Пособие будет полезно для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в физике конденсированного состояния, в частности в вопросах сверхтекучести и бозе-конденсации, низкоразмерных системах, сверхнизких температурах, наноструктурах и фазовых переходах в них.
Пособие подготовлено в рамках Инновационной образовательной программы МИФИ.
Редактор Макарова М.В.
Рецензент д.ф.-м.н. проф. Яковлев В.П. Предисловие Сверхтекучесть в 3He и 4He. История открытия, эксперимент и теория Квантовые кристаллы и квантовые жидкости3He, 4He. Диаграммы состояний. Параметр де Бура
Эксперименты Капицы. Потенциал Леннарда – Джонса. Эффекты фонтанирования, отсутствия кипения. Нулевая вязкость. Вибрирующие струны, пластины. Скачок теплоемкости. Теплопроводность
Двухжидкостная теория Ландау сверхтекучей бозе-
жидкости. Эксперименты Андроникашвили. Сверхщель. Вращающаяся жидкость
Статистика Бозе – Эйнштейна. Конденсация. Точка ерехода. Химический потенциал. Число частиц в основном состоянии. Скачок теплоемкости
Возбуждения в неидеальном бозе-газе. Спектр Боголюбова. Фононы и ротоны
Сверхтекучесть. Двухжидкостная модель. Критерий сверхтекучести Ландау. Термодинамика сверхтекучей жидкости. Второй звук
Квантование циркуляции и топологические вихри. Эффект Хесса – Фейрбенка
Приложение Анализ эффекта Хесса – Фейрбенка (Hess –
Fairbank) в одномерном случае
Изотоп 3He– сверхтекучая ферми-жидкость. Диаграмма состояний. Возможный ферромагнитный переход. Энтропия жидкости и твердого состояния
Уравнение Клаузиуса– Клапейрона. Эффект Померанчука. Кривая плавления. Магнитная восприимчивость. Фазовая диаграмма. Три сверхтекучие фазы
Теоретические представления. -спаривание. Фазы Андерсона – Морела и Бальяна – Вертхамера. Теплоемкость
Анизотропные вихри. Анизотропия сверхтекучей плотности. Эксперименты
Смеси3He в4He. Фермиевская жидкость в бозе-фоне. Уровни Андреева. Эксперименты Низкоразмерная сверхтекучесть Фазовые переходы "моттовский изолятор – сверхтекучая жидкость". Низкоразмерная сверхтекучесть. Проблема существования фазовых переходов. Бозонная модель Хаббарда
Фазовые диаграммы "сверхтекучесть – бозе-стекло – моттовский изолятор". Связь с другими моделями
Определение критических точек. Численный спектроскопический анализ. Сверхтоковые состояния. Идентификация сверхтоковых и фононных возбуждений в одномерной разупорядоченной системе
Критерии фазовых переходов для одномерных систем. Особенности одномерной ситуации. Понятие о ренормализационной группе. Одномерная модель Жиамарчи и Шульца
Теоретические исследования критических точек в бозонной модели Хаббарда. Редуцированная и hard-core бозонные модели Хаббарда Бозе-конденсация в газовой фазе Спин-поляризованный водород. Осаждение над гелиевой поверхностью. Уровни энергии водородоподобных атомов и расщепление в магнитном поле
Магнитооптические ловушки. Эксперименты в щелочных металлах. Сверхнизкое охлаждение. Лазерное испарение. Наблюдение бозе-конденсата
Трехчастичная рекомбинация и закон 1/
6. Трехмерный и двумерный газ – проблемы конденсации. Уравнение Гросса – Питаевского
Бозонные оптические решетки. Фазовые переходы ≪сверхтекучесть – моттовский изолятор≫. Оболочечная структура
Приложение. Расщепление спектров атомов в магнитном поле
Приложение. Принципы лазерного охлаждения Солитоны в бозе-конденсатах Облако бозе-конденсата в ловушке
Уравнение Гросса – Питаевского
Бозе-эйнштейновская конденсация в квазиодномерной параболической ловушке. Одномерное уравнение Гросса – Питаевского
Одномерное нелинейное уравнение Шредингера
Эксперименты с солитонами в бозе-эйнштейновском
конденсате
Солитоны в бозе-конденсатах. Оптические решетки
Охлажденные атомы в оптических решетках
Приложение. Эффект Штарка
Бозонная модель Хаббарда в оптическом потенциале
Уравнения движения в приближении сильной связи
Экспериментальное наблюдение солитонов в оптических решетках
Численное моделирование. Одномерные оптические решетки
Численное моделирование. Двумерные оптические решетки Список литературы