​Dizajn a výroba nízkofrekvenčných senzorov druhého zvuku pre priestorovo rozlíšené meranie hustoty kvantovaných vírov

site:upload/projects/ev1_thumb.png

Vedoucí: Mgr. Emil Varga

Zvuk, s ktorým sa každodenne stretávame, je vlnenie hustoty a tlaku v médiu. Podobné procesy v supratekutom héliu-4 sú komplikované existenciou dvoch zložiek - normálnej a supratekutej - ktoré sú do určitej miery schopné prúdiť nezávisle. Normálna zložka sa správa približne ako štandardná viskózna tekutina, no supratekutá nenesie žiadnu entropiu a može prúdiť bezviskózne. Tento takzavný dvojzložkový model dovoľuje značne väčšiu voľnosť v prípustných vlnových procesoch.

Jeden z týchto nových vlnových procesov je druhý zvuk - vlnenie teploty a entropie pri konštantnom tlaku a hustote. Vlny druhého zvuku sú silne rozptyľované jadrami kvantovaných vírov - tenkých topologických defektov v supratekutom héliu okolo ktorých je kvantovaná cirkulácia prúdenia supratekutej zložky. Kvantované víry sú najpodstatnejšou ingredienciou kvantovej turbulencie v supratekutom héliu.

Pomocou rozptylu druhého zvuku je možné s vysokou citlivosťou merať celkovú dĺžku kvantovaných vírov v jednotkovom objeme (hustotu) v rezonátore redruhého zvuku. Za použitia nízkofrekvenčných módov rezonátora (prvé tri módy štvorcového rezonátora sú vyobrazené vyššie) je dokonca možné merať priestorové rozloženie vírového klbka a získať tým kvalitatívne nový druh experimentálneho výsledku o dynamike supratekutého hélia.

Úlohou študent-ky/a bude navrhnúť a zostrojiť viacero senzorov druhého zvuku s rozličnými mechanizmami vytvárania vzájomných oscilácií normálnej a supratekutej zložky a jednoduchý rezonátor ktorý nimi bude možné osadiť. Senzory budú následne testované za nízkych teplôt a optimalizované pre čo najvyššiu kvalitu druhého zvuku pre nízkoležiace módy rezonátora.