Gibt es Materialien, die bei 0 K nicht fest sind?
Wenn ich an die innere Energie eines Teilchensystems denke, nehme ich an, dass das System einfach zum nächsten Potentialminimum der Konfigurationsenergie konvergiert und dann seine Konfiguration nicht ändert, sobald es dort ist. Ist das wahr? Gibt es auch reale Systeme mit einem vollkommen flachen Potenzial in Bezug auf einige Freiheitsgrade, die eine Änderung der Konfiguration ermöglichen würden?
Ja. Helium wird bei 0K nicht fest. Die Idee, dass "das System einfach zum nächsten Potentialminimum konvergieren wird", hat den Quanteneffekt nicht berücksichtigt. Selbst wenn das Potential nicht flach ist, werden die Atome aufgrund von Quantenfluktuationen immer noch nicht auf dem Potentialminimum ruhen, das auch bei 0K immer vorhanden ist. Die Atome können in der Quantenmechanik von einem Potentialminimum zum anderen tunneln. Wenn das Tunneln stark genug ist, kann Festkörper durch Quantenfluktuationen schmelzen und das System wird zu einem Suprafluid. Das ist in der Tat der Grund dafür, dass Helium bei 0K in einem superflüssigen Zustand bleibt und sich nicht verfestigt.
John Rennie
ACuriousMind