Die erste Auflage hat bei Fachkollegen und Studenten eine überaus positive Resonanz gefunden. Insbesondere wurde die gleichrangige Behandlung theoretischer und experimenteller Aspekte der Festkörperphysik sowie die neuartige Darstellung wichtiger Experimente und aktueller Forschungsgebiete in der Form von Experimenttafeln gelobt. Neben Kritik an einigen spezifischen Schwächen der ersten Darstellung wurde vor allem das Fehlen einer Darstellung des Magnetismus und der Supraleitung bemängelt. Die zweite Auflage ist um je ein Kapitel über Magnetismus und Supraleitung erweitert. In beiden Kapiteln wird die Vielteilchenwechselwirkung in einfachen Grundmodellen beschrieben. Im Kapitel über Magnetismus werden sowohl die magnetische Kopplung lokalisierter Elektronen als auch delokalisierter Elektronen besprochen, und der Leser wird bis an moderne Dünnschichtexperimente herangeführt. Das Kapitel über Supraleitung gibt auch eine kurze Darstellung der bisherigen Ergebnisse auf dem sich rasch entwickelnden Gebiet der Hochtemperatur-Supraleiter. Zusätzlich wurde das Kapitel über Halbleiter wesentlich erweitert und schließt jetzt auch die Thematik der Halbleiterheterostrukturen und Übergitter sowie den Quanten-Hall-Effekt und Methoden der Epitaxie mit ein. Das Buch wendet sich an Studierende der Physik im Hauptstudium sowie an Studenten der Elektrotechnik mit dem Spezialgebiet Halbleiterphysik/Halbleiterbauelemente.
Aktualisiert: 2023-06-17
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Die erste Auflage hat bei Fachkollegen und Studenten eine überaus positive Resonanz gefunden. Insbesondere wurde die gleichrangige Behandlung theoretischer und experimenteller Aspekte der Festkörperphysik sowie die neuartige Darstellung wichtiger Experimente und aktueller Forschungsgebiete in der Form von Experimenttafeln gelobt. Neben Kritik an einigen spezifischen Schwächen der ersten Darstellung wurde vor allem das Fehlen einer Darstellung des Magnetismus und der Supraleitung bemängelt. Die zweite Auflage ist um je ein Kapitel über Magnetismus und Supraleitung erweitert. In beiden Kapiteln wird die Vielteilchenwechselwirkung in einfachen Grundmodellen beschrieben. Im Kapitel über Magnetismus werden sowohl die magnetische Kopplung lokalisierter Elektronen als auch delokalisierter Elektronen besprochen, und der Leser wird bis an moderne Dünnschichtexperimente herangeführt. Das Kapitel über Supraleitung gibt auch eine kurze Darstellung der bisherigen Ergebnisse auf dem sich rasch entwickelnden Gebiet der Hochtemperatur-Supraleiter. Zusätzlich wurde das Kapitel über Halbleiter wesentlich erweitert und schließt jetzt auch die Thematik der Halbleiterheterostrukturen und Übergitter sowie den Quanten-Hall-Effekt und Methoden der Epitaxie mit ein. Das Buch wendet sich an Studierende der Physik im Hauptstudium sowie an Studenten der Elektrotechnik mit dem Spezialgebiet Halbleiterphysik/Halbleiterbauelemente.
Aktualisiert: 2023-06-17
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Das Buch behandelt drei physikalische Phänomene: die Bose-Einstein-Kondensation, Suprafluidität und Supraleitung. In seinem Aufbau verfolgt es das Ziel, die wesentlichen Konzepte und notwendigen mathematischen Formalismen zu motivieren. Das Buch beginnt mit dem einfachsten der drei Phänomene, der Bose-Einstein-Kondensation. Nach einem Überblick über grundlegenden Eigenschaften idealer Bose-Gase werden Verfahren zum Einfangen und Kühlen von Atomen vorgestellt, um schließlich auf die Realisierung von Bose-Einstein-Kondensaten in verdünnten atomaren Gasen eingehen zu können. Aufgrund von Zusammenfassungen und weiterführenden Literaturangaben ist das Werk gleichermaßen zum Selbststudium geeignet wie zur vertiefenden Vorlesungsbegleitung. Zahlreiche Übungsaufgaben, teils mit Lösungen und Hinweisen, ermöglichen die unmittelbare Überprüfung des Gelernten.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Das Buch behandelt drei physikalische Phänomene: die Bose-Einstein-Kondensation, Suprafluidität und Supraleitung. In seinem Aufbau verfolgt es das Ziel, die wesentlichen Konzepte und notwendigen mathematischen Formalismen zu motivieren. Das Buch beginnt mit dem einfachsten der drei Phänomene, der Bose-Einstein-Kondensation. Nach einem Überblick über grundlegenden Eigenschaften idealer Bose-Gase werden Verfahren zum Einfangen und Kühlen von Atomen vorgestellt, um schließlich auf die Realisierung von Bose-Einstein-Kondensaten in verdünnten atomaren Gasen eingehen zu können. Aufgrund von Zusammenfassungen und weiterführenden Literaturangaben ist das Werk gleichermaßen zum Selbststudium geeignet wie zur vertiefenden Vorlesungsbegleitung. Zahlreiche Übungsaufgaben, teils mit Lösungen und Hinweisen, ermöglichen die unmittelbare Überprüfung des Gelernten.
Aktualisiert: 2023-05-29
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In den letzten Jahren gelingt die Konstruktion von Stoffen mit erwünschten elektronischen, optischen oder chemischen Eigenschaften zunehmend besser. Dazu haben Erkenntnisse aus der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung ebenso beigetragen wie neue Labortechniken und Computersimulationen. Manchmal hilft auf dem Weg zur gezielten Manipulation von Strahlung und Atomen bereits ein inspirierender Blick auf Vorbilder in der Natur, etwa auf die verblüffenden Farbeffekte im nanoskaligen Panzer von Insekten. In anderen Fällen erhalten die Stoffe komplexe Strukturen oder einzigartige Merkmale, die nirgends sonst vorkommen – so hielten es selbst Fachleute lange für unmöglich, Wellen regelrecht um Hindernisse herumzuschicken. Zwar funktionieren viele Bauteile bislang erst im Labormaßstab. Doch das Machbare scheint allmählich nur noch durch Vorstellungskraft und experimentelles Geschick begrenzt zu sein.
Aktualisiert: 2023-05-26
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In den letzten Jahren gelingt die Konstruktion von Stoffen mit erwünschten elektronischen, optischen oder chemischen Eigenschaften zunehmend besser. Dazu haben Erkenntnisse aus der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung ebenso beigetragen wie neue Labortechniken und Computersimulationen. Manchmal hilft auf dem Weg zur gezielten Manipulation von Strahlung und Atomen bereits ein inspirierender Blick auf Vorbilder in der Natur, etwa auf die verblüffenden Farbeffekte im nanoskaligen Panzer von Insekten. In anderen Fällen erhalten die Stoffe komplexe Strukturen oder einzigartige Merkmale, die nirgends sonst vorkommen – so hielten es selbst Fachleute lange für unmöglich, Wellen regelrecht um Hindernisse herumzuschicken. Zwar funktionieren viele Bauteile bislang erst im Labormaßstab. Doch das Machbare scheint allmählich nur noch durch Vorstellungskraft und experimentelles Geschick begrenzt zu sein.
Aktualisiert: 2023-05-04
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In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir den Transport und die dynamischen Nichtgleichgewichtseigenschaften von Supraleiter-Quantenpunkt-Hybriden. Dieser besteht aus einem Einzelniveau-Quantenpunkt, der an zwei BCS-Supraleiter gekoppelt ist und durch einen Temperaturgradienten sowie eine Phasendifferenz ins Nichtgleichgewicht gebracht wird. Wir analysieren das Wechselspiel der auf dem Quantenpunkt induzierten supraleitenden Korrelationen, dem Proximity-Effekt, der starken Coulombwechselwirkung und der Nichtgleichgewichtsdynamik. Um diese Eigenschaften zu beschreiben, benutzen wir eine erweiterung der Real-Zeit-Diagrammatik. Mit dieser lassen sich sequentielles Tunneln und der Proximity-Effekt, der seinen Ursprung in Andreev-Prozessen hat, beschreiben.
In diesem System kommt es bereits im stationären Nichtgleichgewicht zu einer expliziten Phasenabhängigkeit des Ladungs- und Wärmestroms, deren Messung einen experimentellen Zugang zu den Kohärenzen auf dem Quantenpunkt ermöglicht. Auch zeigt sich ein thermoelektrischer Effekt, der auch direkt am Punkt der Teilchen-Loch-Symmetrie bestehen bleibt, da diese durch die Renormierung von Energieniveaus gebrochen wird. Durch die Temperaturabhängigkeit der Supraleiter-Bandlücke lässt sich das System zusätzlich als hoch effektive Wärmediode realisieren.
Im Nichtgleichgewicht wird durch den Proximity-Effekt eine Supraleiter-Paaramplitude auf dem Quantenpunkt induziert. Deren nichtstationäre Dynamik können wir in Analogie zur Dynamik des Ordnungsparamaters im Bulk-Supraleiter verstehen. Im Fall einer instantanen Änderung des System (Quench), kommt es zu einem kurzzeitigen Aufbau der Paaramplitude. Der folgende exponentielle Zerfall erlaubt allerdings keine Beobachtung von kohärenten Oszillationen. Wenn aber einzelne Parameter periodisch moduliert werden, kommt es zu Oszillationen des Betrags und der Phase der Paaramplitude, die als Analogie zu der Higgs-Mode bzw. Nambu-Goldstone-Mode im Bulk-Supraleiter verstanden werden kann
Aktualisiert: 2022-12-30
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Als Google 2019 den ersten Quantencomputer vorstellte, der klassische Rechner übertrumpfen sollte, war die Skepsis zunächst groß – er habe seine Quantenüberlegenheit nur anhand einer maßgeschneiderten Spezialaufgabe gezeigt und die Fehlerrate sei noch viel zu hoch, so äußerten sich Kommentatoren. Inzwischen jedoch hat Google auch Erfolge bei der Fehlerkorrektur zu vermelden, und in Deutschland existiert mit Quantum System One ein erster Quantencomputer, der vom Konkurrenten IBM und der Fraunhofer-Gesellschaft entwickelt wurde und Forschenden oder Unternehmen zur Verfügung steht. Angesichts dieser Fortschritte stellen sich natürlich Fragen von der Konstruktion weiterer Bauteile bis hin zu Kryptografieverfahren und theoretischen Überlegungen, welche Bedeutung Quantencomputer für die Lösung mathematischer und physikalischer Annahmen spielen könnten.
Aktualisiert: 2021-11-03
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2021-07-26
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Das Buch behandelt drei physikalische Phänomene: die Bose-Einstein-Kondensation, Suprafluidität und Supraleitung. In seinem Aufbau verfolgt es das Ziel, die wesentlichen Konzepte und notwendigen mathematischen Formalismen zu motivieren. Das Buch beginnt mit dem einfachsten der drei Phänomene, der Bose-Einstein-Kondensation. Nach einem Überblick über grundlegenden Eigenschaften idealer Bose-Gase werden Verfahren zum Einfangen und Kühlen von Atomen vorgestellt, um schließlich auf die Realisierung von Bose-Einstein-Kondensaten in verdünnten atomaren Gasen eingehen zu können. Aufgrund von Zusammenfassungen und weiterführenden Literaturangaben ist das Werk gleichermaßen zum Selbststudium geeignet wie zur vertiefenden Vorlesungsbegleitung. Zahlreiche Übungsaufgaben, teils mit Lösungen und Hinweisen, ermöglichen die unmittelbare Überprüfung des Gelernten.
Aktualisiert: 2023-03-27
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Die erste Auflage hat bei Fachkollegen und Studenten eine überaus positive Resonanz gefunden. Insbesondere wurde die gleichrangige Behandlung theoretischer und experimenteller Aspekte der Festkörperphysik sowie die neuartige Darstellung wichtiger Experimente und aktueller Forschungsgebiete in der Form von Experimenttafeln gelobt. Neben Kritik an einigen spezifischen Schwächen der ersten Darstellung wurde vor allem das Fehlen einer Darstellung des Magnetismus und der Supraleitung bemängelt. Die zweite Auflage ist um je ein Kapitel über Magnetismus und Supraleitung erweitert. In beiden Kapiteln wird die Vielteilchenwechselwirkung in einfachen Grundmodellen beschrieben. Im Kapitel über Magnetismus werden sowohl die magnetische Kopplung lokalisierter Elektronen als auch delokalisierter Elektronen besprochen, und der Leser wird bis an moderne Dünnschichtexperimente herangeführt. Das Kapitel über Supraleitung gibt auch eine kurze Darstellung der bisherigen Ergebnisse auf dem sich rasch entwickelnden Gebiet der Hochtemperatur-Supraleiter. Zusätzlich wurde das Kapitel über Halbleiter wesentlich erweitert und schließt jetzt auch die Thematik der Halbleiterheterostrukturen und Übergitter sowie den Quanten-Hall-Effekt und Methoden der Epitaxie mit ein. Das Buch wendet sich an Studierende der Physik im Hauptstudium sowie an Studenten der Elektrotechnik mit dem Spezialgebiet Halbleiterphysik/Halbleiterbauelemente.
Aktualisiert: 2022-03-24
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Grundlegende Konzepte und Eigenschaften von Supraleitern, die Herstellung und Entwicklung von neuen supraleitenden Materialien sowie moderne Anwendungsbereiche sind die Schwerpunktthemen des Buches. Das größte Potential zur Nutzung der Supraleitung liegt in der Energietechnik. Fast unbemerkt trägt die Einführung von Kabeln, Magneten, Transformatoren oder Lagern aus supraleitenden Materialien bei zur Effizienzsteigerung bei der Stromübertragung oder in Motoren.
Durch seiner klare Sprache und zahlreiche erläuternde Abbildungen eignet sich der Band hervorragend als einführendes Lehrbuch. Der Schwierigkeitsgrad wird von Kapitel zu Kapitel gesteigert. So können auch Einsteiger ohne einschlägige Vorkenntnisse dem Stoff folgen. Dank der über 350 Literaturhinweise bekommt der Leser außerdem einen Überblick über die wichtigsten Publikationen zum Thema.
Ein unverzichtbares Lehrbuch also für Physik-Studenten und Studierende der Ingenieurwissenschaften. Fachleuten in Forschung und Praxis leistet das Buch auch als Nachschlagewerk gute Dienste.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Grundlegende Konzepte und Eigenschaften von Supraleitern, die Herstellung und Entwicklung von neuen supraleitenden Materialien sowie moderne Anwendungsbereiche sind die Schwerpunktthemen des Buches. Das größte Potential zur Nutzung der Supraleitung liegt in der Energietechnik. Fast unbemerkt trägt die Einführung von Kabeln, Magneten, Transformatoren oder Lagern aus supraleitenden Materialien bei zur Effizienzsteigerung bei der Stromübertragung oder in Motoren.
Durch seiner klare Sprache und zahlreiche erläuternde Abbildungen eignet sich der Band hervorragend als einführendes Lehrbuch. Der Schwierigkeitsgrad wird von Kapitel zu Kapitel gesteigert. So können auch Einsteiger ohne einschlägige Vorkenntnisse dem Stoff folgen. Dank der über 350 Literaturhinweise bekommt der Leser außerdem einen Überblick über die wichtigsten Publikationen zum Thema.
Ein unverzichtbares Lehrbuch also für Physik-Studenten und Studierende der Ingenieurwissenschaften. Fachleuten in Forschung und Praxis leistet das Buch auch als Nachschlagewerk gute Dienste.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Ein bislang noch eher theoretisches Konzept würde die noch die heute üblichen Versionen ziemlich alt aussehen lassen: Ein Computer, der mit Quanten statt mit herkömmlichen Bits arbeitet. Seine Recheneinheiten, die so genannten Qubits, kennen nicht nur Eins oder Null, sondern Überlagerungen dieser beiden Zustände. Aus dieser Tatsache heraus erwächst das enorme Leistungspotenzial von Qubit-Netzwerken. Die Prototypen bestehen aber bislang nur aus meist wenigen Atomen unter Vakuum oder aus winzigen supraleitenden Schaltkreisen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Sie sind weder alltagstauglich noch können sie komplexe Berechnungen ausführen. Doch an viel versprechenden Ansätzen mangelt es nicht. Was die neuartigen Rechner können, und welche Stolpersteine noch im Weg der ersten Quantencomputer stehen, lesen Sie in dieser Spektrum Kompakt-Ausgabe.
Aktualisiert: 2020-01-01
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