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Quantenflüssigkeit

Eine Quantenflüssigkeit ist eine Flüssigkeit, in der Quanteneffekte auftreten und die nicht mehr mit der klassischen statistischen_Mechanik beschrieben werden kann.

Im klassischen Bereich ist die kinetische Energie $E=\backslash frac\{p^2\}\{2m\}$ je Teilchen der Atommasse $m$ von der Größenordnung $k\; T$, so dass sich für den Impuls $p\; \backslash simeq\; \backslash sqrt\{m\; k\; T\}$ und für die Wellenlänge (nach de_Broglie $\backslash lambda=h/p$) $\backslash lambda\backslash simeq\backslash frac\{h\}\{\backslash sqrt\{m\; k\; T\}\}$ ergeben.

Deshalb sind Quanteneffekte für niedrige Temperaturen $T$ zu erwarten, die um so stärker sind, je kleiner die Atommassen $m$ sind. Nach der klassischen Mechanik müssten alle Substanzen in der Nähe von $T=0$ kristallisieren, da keine kinetische Energie mehr vorhanden ist und Atome wegen der Forderung nach minimaler potentieller_Energie stets in einer regulären Gitterstruktur angeordnet sein sollten.

Die Nullpunktsenergie ist bei Quantenflüssigkeiten jedoch so groß, dass kein Übergang des Systems in die feste Phase erlaubt ist.

Quantenflüssigkeiten können Suprafluidität aufweisen und lassen sich nach der zugrunde liegenden Statistik einteilen in:
*Fermi-Flüssigkeiten (z. B. flüssiges ³He oder Leitungselektronen in Metallen)
*Bose-Flüssigkeiten (z. B. flüssiges ⁴He).

Die Existenz des flüssigen Heliums bei niedrigen Temperaturen ist ein makroskopischer Quanteneffekt.

1998 bekamen Robert B. Laughlin (US), Horst Ludwig Störmer (DE) und Daniel Chee Tsui (US) den Physik-Nobelpreis "für ihre Entdeckung einer neuen Art von Quantenflüssigkeit mit fraktionell geladenen Anregungen".

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