Entwicklung einer kombinierten Salzpille zur Erzeugung sehr tiefer Temperaturen mittels Entmagnetisierungskühlung (eBook)

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Physik - Kernphysik, Teilchenphysik, Note: 1,7, Technische Universität München (Fakultät für Physik), Sprache: Deutsch, Abstract: Der Entwurf einer solchen Kombi-Pille für den Einsatz im vorhandenen Entmagnetisierungskryostaten ist das Ziel dieser Bachelorarbeit. Auf diese Weise soll ähnlich zum Funktionsprinzip einer zweistugen Kühlung, jedoch unter Verwendung nur eines Magneten, die erreichbare Endtemperatur auf bis zu 30 mK gesenkt werden. Die kombinierte Salzpille soll dabei die bisher verwendete, einzelne Salzpille, mit der etwa Tf ≈ 100 mK erreicht wurde, ersetzen.

Die Erzeugung tiefer bis sehr tiefer Temperaturen spielt heute in vielen Bereichen der Forschung eine wichtige Rolle. So müssen etwa in der Astrophysik empfindliche Detektoren oft gekühlt werden, um funktionsfähig zu sein, da sonst thermische Fluktuationen die Genauigkeit beeinträchtigen würden. Beispielsweise werden die Detektoren zur Vermessung der Röntgenstrahlung im All der ASTRO-H-Mission der NASA bei etwa 50 mK betrieben. Ähnliches gilt für die Instrumente der 2015 startenden Geräte PIPER (Primordial Inflation Polarization Explorer), die in der Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung im Universum nach charakteristischen Spuren von Gravitationswellen suchen sollen, welche die inflationäre Phase nach dem Urknall belegen könnten. Dabei werden die Instrumente bei 100 mK betrieben.

In der Festkörperphysik lassen sich Quantenphasenübergänge nur für T → 0 beobachten und untersuchen, da diese im Gegensatz zu klassischen Phasenübergängen nicht durch thermische, sondern durch Quantenfluktuationen getrieben werden.