Využitie lokálnych sond vo výzkume prúdení supratekutého 4He.

• Název práce v jazyce práce (slovenština): Využitie lokálnych sond vo výzkume prúdení supratekutého 4He.
• Název práce v češtině: Využití lokálních sond ke studiu proudení supratekutého 4He.
• Název v anglickém jazyce: Locally probed superflows of 4He.
• Klíčová slova: supratekuté helium|kvantová turbulence|protiproud|druhý zvuk
• Klíčová slova anglicky: superfluid helium|quantum turbulence|counterflow|second sound
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: slovenština
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Šimon Midlik, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 19.10.2020
• Datum zadání: 23.10.2020
• Datum potvrzení stud. oddělením: 30.12.2020
• Datum a čas obhajoby: 14.09.2021 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 22.07.2021
• Datum odevzdání tištěné podoby: 22.07.2021
• Datum proběhlé obhajoby: 14.09.2021
• Oponenti: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D.
• Konzultanti: doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.

Zásady pro vypracování

K úspěšnému vypracování této práce student navrhne vhodný proudový kanál sestávající s (i) detekční jednotky kvantové turbulence využívající metodu tlumení druhého zvuku, (ii) mechanických rezonátoru představujících lokální sondy a (iii) modulu generujícího turbulentní proudění supratekutého helia. Použité mechanické rezonátory budou vyrobeny ve tvaru supravodivých smyček (s použitím NbTi drátu) nebo křemenných rezonátorů mikronových rozměrů, s využitím změny jejich rezonančních vlastností k detekci turbulentního proudění v jejich okolí. Tyto detektory budou kalibrovány v kombinaci s přímým měřením hustoty kvantových virů pomocí ověřené metody tlumení druhého zvuku. Modul generující proudění supratekutiny bude sloužit k vyvolání protiproudu složek supratekutého helia (tzv. counterflow) pomocí odporového ohřevu. Student při práci získá praktické dovednosti související s obsluhou nízkoteplotního experimentu, naučí se počítačové řízení experimentu a také nadobudne teoretické znalosti popisu vlastností supratekutého helia a charakteru turbulentního proudění v něm vyvolaného.

Seznam odborné literatury

L.D. Landau, E.M. Lifshitz: Fluid dynamics, Pergamon Press, 1987
Barenghi, C.F., Donnelly, R.J., Vinen, W.F. (Eds.): Quantized Vortex Dynamics and Superfluid Turbulence, Springer, 2001
C. Enss, S. Hunklinger: Low-Temperature Physics, Springer, 2005
Progress in Low-Temperature Physics, edited by W.P. Halperin, M. Tsubota, Elsevier, 2009
L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, Matfyzpress, 2011

M.J. Jackson, A Study of Quantum Turbulence in Superfluid 3He-B Using Vibrating Structures, Ph.D. Thesis
D.I. Bradley, S.N. Fisher et al., The Transition to Turbulent Drag for a Cylinder Oscillating in Superfluid 4He: A Comparison of Quantum and Classical Behavior, JLTP. 154, 97, 2009
M. Defoort, K. J. Lulla et al., Slippage and Boundary Layer Probed in an Almost Ideal Gas by a Nanomechanical Oscillator, Phys. Rev. Lett. 113, 136101, 2014
E. Varga, S. Babuin, L. Skrbek, Second-sound studies of coflow and counterflow of superfluid 4He in channels. Phys. Fluids, 27, 065101, 2015.
E. Varga, M. J. Jackson, D. Schmoranzer, L. Skrbek: The Use of Second Sound in Investigations of Quantum Turbulence in He II, Journal of Low-Temperature Physics, 197, 3-4, 2019

Předběžná náplň práce

Práce se bude zaobírat kalibrací a následným použitím lokálních sond pro měření kvantové turbulence v supratekutém heliu. Jedná se o experimentální práci s cílem vyvinout spolehlivé sekundární detektory kvantové turbulence, které budou testovány převážně v protiproudu složek supratekutého helia.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The thesis will be focused on the calibration and following usage of locally sensitive detectors of quantum turbulence in superfluid helium. This experimental project aims for the creation of reliable secondary detectors of quantum turbulence, with focus on counterflow experiments.