Description of the non-linear oscillators for study of superfluid helium flows
| Thesis title in Czech: | Popis nelineárních oscilátorů pro výzkum proudění supratekutého helia |
|---|---|
| Thesis title in English: | Description of the non-linear oscillators for study of superfluid helium flows |
| Key words: | nelineární oscilátory|supratekuté helium|kvantová turbulence |
| English key words: | non-linear oscilators|superfluid helium|quantum turbulence |
| Academic year of topic announcement: | 2021/2022 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Low Temperature Physics (32-KFNT) |
| Supervisor: | Mgr. Šimon Midlik, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 21.10.2021 |
| Date of assignment: | 03.11.2021 |
| Confirmed by Study dept. on: | 26.04.2022 |
| Date and time of defence: | 07.09.2022 09:00 |
| Date of electronic submission: | 22.07.2022 |
| Date of submission of printed version: | 22.07.2022 |
| Date of proceeded defence: | 07.09.2022 |
| Opponents: | doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. |
| Advisors: | doc. RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. |
| Guidelines |
| K úspěšnému vypracování této práce student vytvoří fitovací proceduru v programovacím jazyku Python, modelující prúběh rezonance nelineárního "Duffingovského" oscilátoru. Kromě samotné Duffingovy nelinearity bude uvožováno i se závislostí odporových sil a efektivní hmoty oscilátoru na amplitudě výchylky. Program bude testován na reálných datech meřených rezonančních křivek supravodivých mikrodrátků ponořených v supratekutém heliu. Tyto sondy se běžne využívají k měření různých vlastností supratekutého helia (tlak, teplota, viskozita) a také výzkumu kvantové turbulence a vyznačují se nelineárním charakterem rezonance při vyšších budících výkonech. Pro testování programu budou použita v minulosti nameřená data a nebo data získaná z měření nově vyrobených křemíkových mikrodrátků ve tvaru “fotbalové branky”. Fyzikálním cílem práce bude studovat nástup a původ nelinearit, tedy vlastní materiálové, geometrické nebo hydrodynamické efekty, jež budou diskutovány na základě vhodné analýzy parametrů popisujících průběh pozorované rezonance v širokém rozsahu teplot supratekutého helia. |
| References |
| 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 L. Skrbek a kol., Fyzika nízkých teplot, Matfyzpress, 2011 D. Schmoranzer, Investigation of cryogenic helium flows using mechanical oscillators, PhD. Thesis, 2011 E.Collin, L. Filleau, T. Fournier, Yu. M. Bunkov, H. Godfrin, Silicon Vibrating Wires at Low Temperatures, JLTP 157, 2009 Bradley, D. I.; George, R.; Guenault, A. M.; et al., Operating Nanobeams in a Quantum Fluid, SCIENTIFIC REPORTS, 7, 2017 Kamppinen, T.; Eltsov, V. B., Nanomechanical Resonators for Cryogenic Research, JLTP, 196, 2019 Barquist, C. S.; Jiang, W. G.; Gunther, K.; et al., Damping of a microelectromechanical oscillator in turbulent superfluid 4He: A probe of quantized vorticity in the ultralow temperature regime, PRB, 101, 2020 |
| Preliminary scope of work |
| Práce se bude zaobírat modelováním nelineárního "Duffingovského" chování mechanických ocilátorů ponořených v supratekutém heliu. Získané výsledky budou dále porovnány s experimentem na základe analýzy existujících nebo nově nameřených dat. |
| Preliminary scope of work in English |
| The focus of this thesis is on the construction of fitting procedure modelling the behaviour of non-linear "Duffing" mechanical oscillators submerged in superfluid helium and comparison of its results with existing or newly obtained experimental data. |