Kursplan för Supraledning och lågtemperaturfysik

Kursplan fastställd 2024-02-15 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnSuperconductivity and low-temperature physics
  • KurskodFMI036
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPNAT
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionMIKROTEKNOLOGI OCH NANOVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 18117
  • Max antal deltagare40 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0103 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		0 hp0 hp7,5 hp0 hp0 hp0 hp

I program

Examinator

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

En grundkurs i kvantfysik (t.ex. TIF395), och en grundkurs i fasta tillståndets fysik eller fasta tillståndets elektronik (t.ex. TIF400).

Syfte

Fysikaliska fenomen studeras ofta vid låg temperatur, särskilt inom fasta tillståndets fysik, där koherenta effekter ofta uppträder. Kursen behandlar tre närliggande områden:
  1. Supraledare, som beskrivs både mikroskopiskt och makroskopiskt, bl.a. Josephsoneffekten. 
  2. Supravätskor och Bose Einstein kondensat. 
  3. Lågtemperaturteknik, inkluderande kyltekniker, temperaturmätning och fysikaliska egenskaper hos material vid låga temperaturer. Kursen är lämplig för den som vill fortsätta med forskning inom fysik.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Kunna förklara grundläggande egenskaper och fenomen för supraledare och kvantvätskor, samt ha kännedom om kryotekniker och materials egenskaper vid låga temperaturer.
  • Kunna redovisa och diskutera grundläggande teorier för supraledare och kvantvätskor och göra teoretiska härledningar och beräkningar baserat på dessa.

Innehåll

Kursen kan ses som en tillämpning av kurser i kvantfysik, fasta tillståndets fysik, elektrodynamik och termodynamik. Kursen består av tre delar :

SUPRALEDNING: Grundläggande egenskaper hos supraledare, termodynamik, supraledare i magnetfält, Londons ekvationer, elektromagnetiska egenskaper, penetrationsdjup, Ginzburg - Landau teori, koherenslängd , typ I och typ II- supraledare, BCS-teorin , andra kvantisering , Cooper - par, energigapet, Josephsoneffekter och SIS-tunling

Hög Tc supraledare: struktur , d - våg symmetri , fasdiagram , Översikt över tillämpningar, SQUIDar, mikrovågsugn, effekttillämpningar.

SUPRAFLUIDITET: Egenskaper hos flytande helium-4, fasdiagrammet, supraflytande fenomen , rollin film , fontän effekt , andra ordningens ljud excitationer och virvlar i supravätskor, egenskaper hos flytande helium-3, fasdiagram, symmetri egenskaper hos supraflytande helium-3

KRYOTEKNIK: Termiska och elektriska egenskaper för olika material vid låg temperatur, kylmetoderna ovanför 1K , Joule-Tomphson, Gifford-McMahon , förångningskylning, förvätskning av helium, kylmetoder under 1K , utspädningskylning ​​, adiabatisk avmagnetisering, Pomerantchuckkylning

Organisation

Kursen omfattar föreläsningar (ca 42 timmar), två laborationer (Josephson effekt och supraflytande helium) och frivilliga hemuppgifter som ger bonuspoäng till tentamen.

Litteratur

Lärobok: J.R. Waldram: Superconductivity of metals and cuprates (Institute of Physics Publ., Bristol, 1996, pbk) samt föreläsningsanteckningar.

Examination inklusive obligatoriska moment

Kursen avslutas med en skriftlig tentamen. Det finns två obligatoriska laborationer.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.