Témata prací (Výběr práce)Témata prací (Výběr práce)(verze: 285)
Detail práce
   Přihlásit přes CAS
Studium kvantové turbulence ve stacionárním a periodickém proudění supratekutého hélia pomocí rezonátorů
Název práce v češtině: Studium kvantové turbulence ve stacionárním a periodickém proudění supratekutého hélia pomocí rezonátorů
Název v anglickém jazyce: Probing Quantum Turbulence in Steady and Periodic Flows of Superfluid Helium by Resonators
Klíčová slova: supratekuté hélium, kvantová turbulence, mechanické rezonátory
Klíčová slova anglicky: superfluid helium, quantum turbulence, mechanical resonators
Akademický rok vypsání: 2018/2019
Typ práce: disertační práce
Jazyk práce:
Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
Vedoucí / školitel: RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.
Řešitel:
Konzultanti: Dr. Martin James Jackson, Ph.D.
Zásady pro vypracování
Kvantová turbulence (KT) může vzniknout např. v proudění supratekutého hélia za nízkých teplot pod 2,17 K. Přes četné odlišnosti má mnoho společného s klasickou turbulencí a lze ji chápat jako modelový systém ke studiu obecných zákonitostí turbulence. Jednou z technik používaných k experimentálnímu výzkumu KT je měření sil působících na ponořené oscilátory, např. v podobě drátků, koulí, mřížek, či ladiček [1]. Jedním ze dvou pilířů této práce bude detailní studium přechodu k turbulenci pomocí torzního oscilátoru umístěného v kryogenním vakuu a naplněného héliem za mK teplot (čistě supratekuté proudění). Pomocí sledování změn rezonančních charakteristik oscilátoru určíme okolnosti za kterých se supratekuté hélium zapojí do oscilačního pohybu a vyhodnotíme vliv KT na disipaci energie tohoto systému. Druhá část bude věnována studiu turbulence pomocí mikrorezonátorů – supravodivých drátků [2] či litograficky připravených Si či Si3N4 struktur [3]. Tyto mikro-rezonátory mohou být použity samostatně, kdy fungují jako zdroj a detektor oscilačního proudění zároveň, nebo mohou být umístěny do stacionárního proudění vyvolaného např. fontánovým jevem či malou turbínou. Výstupem bude určení kritických parametrů pro nestability v těchto typech proudění, které se projeví z hlediska odporových sil působících na ponořené detektory.
Seznam odborné literatury
[1] L. Skrbek and W. F. Vinen, The use of vibrating structures in the study of quantum turbulence, in Progress in Low Temp. Phys., edited by M. Tsubota and W. P. Halperin (Elsevier, Amsterdam, 2009), Vol. XVI, Chap. 4.
[2] D.I. Bradley et al., The Transition to Turbulent Drag for a Cylinder Oscillating in Superfluid He-4: A Comparison of Quantum and Classical Behavior, J. Low Temp. Phys. 154 (2009) 97
[3] M. Defoort, K.J. Lulla, C. Blanc, H. Ftouni, O. Bourgeois, E. Collin, Stressed Silicon Nitride Nanomechanical Resonators at Helium Temperatures, J. Low Temp. Phys. 171 (2013) 731

L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, Matfyzpress
L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Hydrodynamics
C.F. Barenghi, R.J. Donnelly, W.F. Vinen, Quantized Vortex Dynamics and Superfluid Turbulence, Springer Berlin (Heidelberg), 2001
Předběžná náplň práce
Měření kvantové turbulence v supratekutém héliu-4 za milikelvinových teplot pomocí mechanických rezonátorů. Experimenty realizované v Laboratoři supratekutosti na MFF UK a ve spolupráci s předními světovými nízkoteplotními laboratořemi (Lancaster, Helsinky).
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Measurements of quantum turbulence in superfluid helium-4 at millikelvin temperatures using mechanical resonators. The experimental work will be performed in the Laboratory of Superfluidity at the Faculty and in collaboration with leading low temperature Laboratories worldwide (Lancaster, Helsinki).
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK