Techniklexikon

Quantenfestkörper

Supraleitung, Tieftemperaturphysik und -technik , Quantenkristalle, eine Klasse von Festkörpern, deren Atome selbst im Quanten-Grundzustand starke Nullpunktsbewegung zeigen. Dies ist das Resultat ihrer kleinen Masse und des schwach ausgeprägten anziehenden Teils des Wechselwirkungspotentials. Die bekanntesten Beispiele sind ³He und ⁴He, weitere Beispiele die molekularen Wasserstoffe H₂, D₂, HD sowie Ne, N₂ und CH₄.

Quantenfestkörper besitzen keine eindeutige Verwirklichung der Orientierungs-Freiheitsgrade. So gibt es zwei Typen von Wasserstoffmolekülen, Orthowasserstoff und Parawasserstoff, die sich durch die Einstellmöglichkeiten der beiden Spins zueinander unterscheiden. Unterhalb von 1 K verursachen kooperative Orientierungseffekte der nichtsphärischen Orthomoleküle langreichweitige Ordnung.

In festem ³He führt ein Quanteneffekt schon bei ca. 10^-3 K zur nuklearen Ordnung (oriented nuclei). Dies ist das Resultat der antisymmetrischen Wellenfunktion, der Fermi-Dirac-Statistik und des Überlapps mit den Wellenfunktionen der Nachbaratome aufgrund der grossen Nullpunktsbewegung. (Tieftemperaturphysik)