Lavtemperaturfysikk omfatter de fysiske egenskapene til stoffene ved temperaturer under 4 K. Da er atomenes varmebevegelser redusert, og kvantemekaniske effekter kan observeres. Et eksempel er overgang fra paramagnetisk til ferromagnetisk tilstand i et metall når temperaturen minskes. I temperaturområdet fra 4 K til 1 μK (mikrokelvin 10-6 K) opptrer mange former for mikroskopisk orden. Noen metaller blir superledende, helium er i væskeform helt ned til 0 K, og er superflytende under 2,17 K.

Lavtemperaturfysikk dreier seg også om oppgaver innen termometri og varmeoverføring. Blant praktiske anvendelser av resultater fra denne delen av fysikken kan nevnes: superledere, ultrarask elektronikk for datamaskiner og instrumenter med liten støy og stor nøyaktighet, f.eks. SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices).

Studiet av elektrisk ledning i tynne filmer og i mikroskopiske tynne og lange strenger, der fenomenene har todimensjonal og endimensjonal karakter, har bidratt til utviklingen av meget små elektromagnetiske kretser i mikrometerskala.

Av andre fenomener som studeres i lavtemperaturfysikk, kan nevnes: kvantekrystaller, magnetisme ved lave temperaturer, spinn-polarisert hydrogen og deuterium, magnetiske superledere, kvante-Hall-effekten, akustisk mikroskopi og faseoverganger.

En vanlig teknikk for å oppnå lave temperaturer, er å bruke ekspansjonskammere fylt med helium. På den måten får man dannet flytende helium med temperatur 4,2 K. Videre avkjøling oppnås ved adiabatisk fordampning. Man kan da få temperaturer ned til 0,8 K for 4He og 0,2 K for 3He. Ytterligere avkjøling får man ved å lage en lukket krets der 3He tar varme fra 4He. Da kan man komme ned til 2 μK. Adiabatisk kompresjon av 3He kan gi temperaturer ned til 1 μK. Med adiabatisk demagnetisering av f.eks. kobber har man kommet helt ned til temperaturer på mikrokelvin.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.