Studium nehomogenní kvantové turbulence v protiproudu He II

• Název práce v češtině: Studium nehomogenní kvantové turbulence v protiproudu He II
• Název v anglickém jazyce: Non-homogeneous quantum turbulence in counterflow of He II
• Klíčová slova: supratekuté helium|nehomogenní kvantová turbulence|protiproud
• Klíčová slova anglicky: superfluid helium|non-homogeneous quantum turbulence|counterflow
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Šimon Midlik, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 22.12.2022
• Datum zadání: 02.01.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 14.02.2023
• Konzultanti: doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Cílem této bakalářské práce je navrhnout a sestrojit experimentální aparaturu pro měření nehomogenní kvantové turbulence buzené v protiproudu supratekutého 4He. Protiproud (angl. counterflow) je speciální typ proudění existující pouze v dvousložkových supratekutinách. Jde o proudění normální a supratekuté složky proti sobě, bez celkového hmotnostního toku. Takovéto proudění je v He II možné vyvolat tepelně pomocí ohřevu, nebo mechanicky pomocí pohyblivé supratekuté díry. V případě detekce nehomogenní kvantové turbulence je nevyhnutné použití sondy na lokální bázi. Prototypem takového detektoru jsou mechanické oscilátory ve formě křemenných ladiček či supravodivých drátků. Rozměry sondy pak hrají důležitou roli pro výslednou citlivost detekce kvantové turbulence. Další možností lokální detekce je využití samotného proudění, kde například v případě oscilačního protiproudu dochází k jeho tlumení v důsledku vznikajících kvantovaných vírů. V rámci této práce plánujeme využít jednu s výše uvedených technik k detekci nehomogenní kvantové turbulence.  

Seznam odborné literatury

L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, Matfyzpress, 2011
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


D. Schmoranzer et al., Dynamical similarity and instabilities in high Stokes number oscillatory flows of superfluid helium, Phys. Rev. B, 99, 054511, 2019.
V. Kotsubo and G. W. Swift, Generation of superfluid vortex turbulence by high-amplitude second sound in 4He, J. Low Temp. Phys. 78, 351, 1990.
S. Midlik, D. Schmoranzer, and L. Skrbek, Transition to quantum turbulence in oscillatory counterflow of 4He, Phys. Rev. B, 103, 134516, 2021.
E. Varga, S. Babuin, L. Skrbek, Second-sound studies of coflow and counterflow of superfluid 4He in channels. Phys. Fluids, 27, 065101, 2015.