Kvantová turbulence v rotujícím supratekutém héliu
| Thesis title in Czech: | Kvantová turbulence v rotujícím supratekutém héliu |
|---|---|
| Thesis title in English: | Quantum turbulence in rotating superfluid helium |
| Key words: | supratekuté hélium|kvantová turbulence|rotace |
| English key words: | superfluid helium|quantum turbulence|rotation |
| Academic year of topic announcement: | 2023/2024 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Low Temperature Physics (32-KFNT) |
| Supervisor: | doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 02.11.2023 |
| Date of assignment: | 03.11.2023 |
| Confirmed by Study dept. on: | 06.11.2023 |
| Advisors: | Mgr. Emil Varga, Ph.D. |
| Guidelines |
| Kvantová turbulence představuje neuspořádané proudění kvantových kapalin, jako např. supratekuté hélium pod teplotou 2,17 K. Narozdíl od turbulence v klasických tekutinách se vyznačuje kvantováním cirkulace - existencí kvantovaných vírů. Přesto je možné mnohé podobnosti s klasickou turbulencí pozorovat, ale ne všechny aspekty tohoto proudění byly dosud studovány. Některé z nevyřešených otázek je možné s výhodou zkoumat v rotující kapalině, například je možné snadno vytvořit pravidelnou mřížku kvantovaných vírů a zkoumat její vibrační módy. Vliv rotace na složité turbulentní proudění vyvolené externě přitom lze očekávat podobný jako v klasické tekutině, kde rotace polarizuje vířivost v tekutině.
Hlavním tématem této práce bude studium interakce rotace a turbulentního proudění v supratekutém héliu pomocí metod měřících prostorovou hustotu kvantovaných vírů (tlumení druhého zvuku, mechanické mikro-/nano- rezonátory). Přitom bude možné s výhodou využít tyto rezonátory jako samostatné generátory turbulence a zkoumat vliv rotace nádoby na kritické parametry odpovídající přechodu od laminárního/potenciálního k turbulentímu proudění. Práce bude dle potřeby a možností doplněna stážemi na zahraničních pracovištích, se kterými dlouhodobě spolupracujeme (např. Lancaster University, Aalto University), a zapojením do souvisejících experimentů v supravodivých fázích izotopů 3He či 4He. |
| References |
| W. F. Vinen, The Detection of Single Quanta of Circulation in Liquid Helium II, Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 260, No. 1301 (Feb. 21, 1961), pp. 218-236
Chapter 2 - Turbulent Dynamics in Rotating Helium Superfluids, V.B. Eltsov, R. de Graaf, R. Hänninen, M. Krusius, R.E. Solntsev, V.S. L’vov, A.I. Golov, P.M. Walmsley, in Progress in Low Temperature Physics, Volume 16, 2009, Pages 45-146 J.S. Tsakadze, S.J. Tsakadze, Properties of slowly rotating helium II and the superfluidity of pulsars. J Low Temp Phys 39, 649–688 (1980) J.T. Mäkinen, S. Autti, P.J. Heikkinen, et al. Rotating quantum wave turbulence. Nat. Phys. 19, 898–903 (2023) 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 |