velikost textu

Investigation of cryogenic helium flows using mechanical oscillators

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Investigation of cryogenic helium flows using mechanical oscillators
Název v češtině:
Studium proudění kryogenního helia pomocí mechanických oscilátorů
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. David Schmoranzer, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.
Oponenti:
Prof. George Pickett, FRS
Ing. Václav Uruba, CSc.
Id práce:
44807
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Fyzika kondenzovaných látek a materiálový výzkum (4F3)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
9. 9. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
křemenná ladička, kryogenní helium, supratekutost, turbulence
Klíčová slova v angličtině:
quartz tuning fork, cryogenic helium, superfluidity, turbulence
Abstrakt:
Název práce: Studium proud¥ní kryogenního helia pomocí mechanických oscilátor· Autor: David Schmoranzer Katedra: Katedra fyziky nízkých teplot Vedoucí diserta£ní práce: Prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc. Abstrakt: Tato práce sjednocuje výsledky kryogenních experiment· zam¥°ených na studium p°echodu k turbulenci v klasických a supratekutých kryogenních kapalinách za pouºití velmi citlivého detektoru vibrující k°emenné ladi£ky. V p°ípad¥ klasických tekutin bylo experimentáln¥ potvrzeno o£ekávané ²kálování kritické rychlosti ucrit s kine- 0 √ matickou viskozitou, ν a frekvencí ω dle ucrit ∝ ν ω, a to v nebývalém rozsahu kine- 0 matických viskozit p°esahujícím dv¥ dekády. Výsledky t¥chto kryogenních m¥°ení jsou dále potvrzeny vizualizací dynamicky podobných proud¥ní pomocí Bakerovy techniky a roztoku Kalliroscope za pokojové teploty. Pro p°echod k turbulenci v supratekutém heliu byl navrºen fenomenologický model, popisující vznikající vazbu mezi normální a supratekutou sloºkou, který dob°e odpovídá nejen na²im experimentálním pozorováním, ale i výsledk·m jiných skupin. Jakoºto dodate£ný mechanismus disipace energie, který by mohl potenciáln¥ komplikovat m¥°ení kvantové turbulence za velmi nízkých teplot byla zkoumána emise zvuku vyvolaná pohybem oscilujících t¥les, a byly zformulovány t°i modely umoº¬ující tyto ztráty kvanti kovat v p°ípad¥ k°emenných ladi£ek. Tyto ladi£ky byly s výhodou vyuºity i p°i m¥°ení Andrejevova rozptylu excitací na pravideln¥ uspo°ádané m°íºi kvantovaných vír· v 3HeB, £ímº byl poloºen základ pro interpretaci dal²ích m¥°ení kvantové turbulence v supratekutých fázích 3He touto metodou. Klí£ová slova: k°emenná ladi£ka, kryogenní helium, supratekutost, turbulence
Abstract v angličtině:
Title: Investigations of cryogenic helium ows using mechanical oscillators Author: David Schmoranzer Department: Department of Low Temperature Physics Supervisor: Professor RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc. Abstract: This Thesis brings together the results of several cryogenic experiments cen- tered around the investigations of the transition to turbulence in cryogenic normal uids and super uids performed using a very sensitive detector the oscillating quartz tun- ing fork. In classical uids, the expected scaling of the critical velocity, ucrit , with the 0 √ kinematic viscosity, ν, and frequency, ω, as ucrit ∝ ν ω was con rmed experimentally 0 in an unprecedented range of kinematic viscosity exceeding two decades. Additional evidence supporting our interpretation of the cryogenic measurements was found from room temperature visualization of dynamically similar ows using the Baker technique and Kalliroscope. For super uid helium, a phenomenological model describing the grad- ual coupling between the normal and super uid components occurring at the transition to turbulence was proposed, describing our results as well as those obtained by other groups. As an additional dissipation mechanism potentially hindering future turbulence measurements at very low temperatures, acoustic emission by oscillating structures was studied experimentally, and three models were put forward allowing to calculate its magnitude in the case of emission by quartz tuning forks. Finally, the tuning forks were also used successfully to detect Andreev re ection on a well-de ned array of quantized vortices in 3HeB, providing basis for further measurements of quantum turbulence in 3He super uids using the same method. Keywords: quartz tuning fork, cryogenic helium, super uidity, turbulence
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. 7.68 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. 15.37 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. 46 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. David Schmoranzer, Ph.D. 42 kB
Stáhnout Posudek vedoucího prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc. 84 kB
Stáhnout Posudek oponenta Prof. George Pickett, FRS 701 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Václav Uruba, CSc. 315 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. František Chmelík, CSc. 73 kB