Suprafluides ³He

Zusammenfassung

Lange Zeit war das Auftreten einer suprafluiden Phase von ³He für unmöglich gehalten worden, da die ³He-Atome dem Pauli-Prinzip gehorchen und damit eine Bose-Einstein-Kondensation, wie im Falle von ⁴He, unmöglich ist. Erst mit dem Erscheinen der geradezu revolutionären BCS-Theorie 1957 zur Beschreibung der Supraleitung von Metallen (Kap. 10) änderte sich das Bild. In der BCS-Theorie wird davon ausgegangen, daß die Leitungselektronen (schwach) über Gitterschwingungen miteinander wechselwirken und in der supraleitenden Phase über diesen Mechanismus paarweise gekoppelt sind. Die Paare, die auch als Cooper-Paare bezeichnet werden, besitzen Gesamtspin S = 0 und haben daher bosonischen Charakter. Die Übertragung der BCS- Theorie auf ³He-Atome ist allerdings nicht unmittelbar möglich, da flüssiges ³He ein System stark wechselwirkender Teilchen ist und damit die Bildung von Bosonen aus „nackten“ ³He-Atomen analog zu den Cooper-Paaren im Supraleiter nicht möglich ist. Wie wir aber bereits gesehen haben, konnte Landau zeigen, daß sich die starke Wechselwirkung der Atome untereinander in einer Fermi-Flüssigkeit mit Hilfe des Quasiteilchenkonzepts beschreiben läßt. Für diese schwach wechselwirkenden Quasiteilchen sollte ein stabiler Paarzustand im Sinne der BCS-Theorie möglich sein. Die Abschätzung der Übergangstemperatur erwies sich aber dennoch als problematisch.