Meranie kvantovej turbulencie pomocou mikrorezonátorov

• Název práce v jazyce práce (slovenština): Meranie kvantovej turbulencie pomocou mikrorezonátorov
• Název práce v češtině: Měření kvantové turbulence pomocí mikrorezonátorů
• Název v anglickém jazyce: Investigation of quantum turbulence using microresonators
• Klíčová slova: supratekuté hélium, kvantová turbulence, MEMS
• Klíčová slova anglicky: superfluid helium, quantum turbulence, MEMS
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: slovenština
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 30.11.2016
• Datum zadání: 30.11.2016
• Datum potvrzení stud. oddělením: 16.05.2017
• Datum a čas obhajoby: 21.06.2017 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 18.05.2017
• Datum odevzdání tištěné podoby: 18.05.2017
• Datum proběhlé obhajoby: 21.06.2017
• Oponenti: doc. Mgr. Jaroslav Kohout, Dr.
• Konzultanti: Dr. Martin James Jackson, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Předmětem této práce bude použití různých mikrorezonátorů (vibrující supravodivé drátky či křemíkové mikrodrátky) k měření turbulence v supratekutém héliu (izotop 4He) v oboru teplot mezi 1,3 K a 2,17 K a porovnání jejich citlivosti. Mikrorezonátory budou nejprve charakterizovány samostatně, později budou umístěny do proudění tryskou vyvolaného tzv. fontánovým jevem. Za tímto účelem bude sestrojena tzv. fontánová pumpa ("fountain effect pump"), která bude schopná definovaným způsobem řídit toto proudění. Student se prakticky seznámí jak s nízkoteplotním experimentem a vlastnostmi supratekutého hélia, tak i s počítačovým řízením experimentu včetně zpětnovazebních algoritmů. Po teoretické stránce budou tvořit náplň práce vybrané partie klasické dynamiky tekutin a dvousložkový model supratekutého hélia.

Seznam odborné literatury

L.D. Landau, E.M. Lifshitz: Fluid dynamics, Pergamon Press, 1987
L.M. Milne-Thomson: Theoretical hydrodynamics,Dover Publications, 1996
R.J.Donnelly: Quantized vortices in helium II, Cambridge University Press, 1991
Progress in Low Temperature Physics, edited by W.P. Halperin, M. Tsubota, Elsevier, 2009
L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, Matfyzpress, 2011

C.R. Lawson, A Novel Measurement Device for use in Multiphase Helium-3 and 4 at Ultra-Low Temperatures, Ph.D. Thesis
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, J. Low Temp. Phys. 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)
M Defoort, S. Dufresnes et al.. Probing Bogoliubov Quasiparticles in Superfluid 3He with a `Vibrating-Wire Like' MEMS Device. Journal of Low
Temperature Physics, Springer Verlag (Germany), 2015, <10.1007/s10909-015-1392-9>.

Předběžná náplň práce

Práce je věnována měření kvantové turbulence v supratekutém heliu pomocí mikrorezonátorů. Cílem této experimentální práce je charakterizace mikrorezonátorů jako například supravodivé vibrující drátky a křemíkové mikrodrátky typu MEMS a jejich použití k detekci kvantové turbulence v proudění supratekutého hélia.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The Thesis will be focused on measurements of quantum turbulence in superfluid helium using microresonators. The aim of the Thesis is to characterize microresonators such as superconducting vibrating wire resonators and silicon MEMS wires and use them to detect quantum turbulence generated in a stream of superfluid helium.