Simulations of dynamics of ultra-cold quantum plasma
| Název práce v češtině: | Simulace dynamiky ultra-chladného kvantového plazmatu |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Simulations of dynamics of ultra-cold quantum plasma |
| Klíčová slova: | Zachycovanie iónov|Coulombov kryštál|Dvojfrekvenčná kvadrupólová pasť |
| Klíčová slova anglicky: | Ion trapping|Coulomb crystal|Two frequency Paul trap |
| Akademický rok vypsání: | 2021/2022 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | Mgr. Michal Hejduk, Ph.D. |
| Řešitel: | Bc. Andrej Rendek - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 27.08.2021 |
| Datum zadání: | 28.08.2021 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 13.12.2021 |
| Datum a čas obhajoby: | 07.09.2022 09:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 21.07.2022 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 21.07.2022 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 07.09.2022 |
| Oponenti: | doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Studium doporučené literatury.
2. Tvorba počítačového modelu pohybu nabitých částic v pasti. 3. Optimalizace parametrů pasti za účelem minimalizace teploty elektronů. 4. Návrh technického řešení experimentu. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. Hejduk, M. & Heazlewood, B. R. Off-axis parabolic mirror relay microscope for experiments with ultra-cold matter. Rev. Sci. Instrum. 90, 123701 (2019).
2. Bergeson, S. D. et al. Exploring the crossover between high-energy-density plasma and ultracold neutral plasma physics. Phys. Plasmas 26, 100501 (2019). 3. Dohnal, P., …, Hejduk, M. et al. Collisional-radiative recombination of Ar+ ions with electrons in ambient helium at temperatures from 50 K to 100 K. Phys. Rev. A 87, 052716 (2013). 4. Lesanovsky, I., Müller, M. & Zoller, P. Trap-assisted creation of giant molecules and Rydberg-mediated coherent charge transfer in a Penning trap. Phys. Rev. A 79, 010701 (2009). |
| Předběžná náplň práce |
| Většina nám známé hmoty se nachází v plazmatickém skupenství. To je tradičně vnímáno jako směs volně poletujících kladných a záporných nosičů náboje, jež jako celek reaguje na vnější změny elektromagnetického pole podle zákonů klasické fyziky. Kvantová fyzika se ujímá velení, jakmile průměrná vzdálenost mezi částicemi začne být srovnatelná s jejich de Brogliovou vlnovou délkou. Takové plazma lze najít v jádrech bílých trpaslíků nebo na površích neutronových hvězd, ale jinak zřídkakde jinde.
V rámci Vaší bakalářské práce přispějete k tvorbě takovéhoto trpasličího jádra v elektromagnetické pasti situované zde na Zemi. Sestrojíte počítačový program pro simulaci pohybu iontů zchlazených lasery na tisíciny stupně nad absolutní nulou (viz Nobelovy ceny v letech 1997 a 2012), tak jak je tomu např. v kvantových počítačích. Mezi ně vložíte elektrony a budete pozorovat, jak se jejich chování mění v závislosti na parametrech pasti, abyste našli režim, kdy se jejich de Brogliova vlna rozprostře nad několika ionty, čímž vznikne kvantové plazma. Svou prací přispějete k vývoji experimentu z oboru kvantové optiky, v němž se budou zkoumat kvantově mechanické kolektivní interakce – jak mezi částicemi navzájem, tak s fotony. Výsledky výzkumu budou aplikovatelné v oborech kvantové simulace a řízení. Projekt je financován z programu PRIMUS, jenž má za cíl podporovat mladé vědce přicházející ze zahraničí při rozvíjení excelentního výzkumu na půdě Univerzity Karlovy. Podílením se na tomto unikátním projektu získáte znalosti vyžadované pro práci v rozvíjejícím se trhu s kvantovými počítači a senzory (např. firmy Honeywell, Infineon, ionQ a Alpine Quantum Technologies). Více informací rovněž zde: https://mhejduk.com. |