Fluktuace neklasických zvuků v supratekutém héliu
| Název práce v češtině: | Fluktuace neklasických zvuků v supratekutém héliu |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Fluctuations of nonclassical sounds in superfluid helium. |
| Klíčová slova: | supratekutost|akustika|kvantované víry|flukuačne-disipační teorém |
| Klíčová slova anglicky: | superfluidity|acoustics|quantized vortices|fluctuation-dissipation theorem |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT) |
| Vedoucí / školitel: | Mgr. Emil Varga, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 25.09.2024 |
| Datum zadání: | 25.09.2024 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 30.09.2024 |
| Zásady pro vypracování |
| The student will design and fabricate an experimental system capable of probing acoustic fluctuations in superfluid helium-4. Specifically, fourth sound nanofluidic acoustic superfluid resonators will be fabricated (in collaboration with CEITEC nanofabrication facility) based on past designs. These will be used to study fluctuations of the non-classical 4th sound (coupled oscillations of pressure and entropy density). The dissipation in this system will be varied using a rotating cryostat allowing tuning of the number of topological defects of the superfluid order parameter. The experimental approach will be based on cavity optomechanics implemented using superconducting resonant circuits. |
| Seznam odborné literatury |
| M. Aspelmeyer, T. J. Kippenberg, and F. Marquardt, Rev.Mod. Phys. 86, 1391 (2014)
E. Varga, and J. P. Davis, New J. Phys. 23, 113041 (2021) S. Spence, E. Varga, C. A. Potts, and J. P. Davis, Appl. Phys. Lett. 123, 114001 (2023) A. D. Kashkanova et al., Nat. Phys. 13, 74 (2017) A. B. Shkarin et al., Phys. Rev. Lett. 122, 153601(2019) E. Varga, et al., J. Low Temp. Phys. 197, 130 (2018) |
| Předběžná náplň práce |
| V akustickém rezonátoru v rovnováze s tepelnou lázní bude tlak fluktuovat s výkonovým spektrem fluktuací předpovězeným fluktuačně-disipačním teorémem. Supratekuté helium podporuje vlny teploty, resp. hustoty entropie (tzv. druhý a čtvrtý zvuk), které se tlumí na topologických defektech parametru uspořádaní supratekutého stavu, tzv. vzájemné tření. Termodynamika těchto neklasických zvuků je však nedostatečně popsána, např. zda vzájemné tření váže akustický pohyb přímo na tepelnou lázeň jako běžné tření, nebo stabilizuje rezonátor v nerovnovážném stavu díky topologické povaze poruch? Podobné otázky budou řešeny v této doktorské práci. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Pressure in an acoustic resonator in equilibrium with a thermal bath will fluctuate with power spectrum of the fluctuations predicted by the fluctuation-dissipation theorem. Superfluid helium supports waves of fluctuating temperature and entropy density (so called 2nd and 4th sounds), which dissipate on topological defects of the superfluid order parameter – mutual friction. The thermodynamics of these non-classical sounds is, however, poorly understood, e.g., does the mutual friction transfer energy directly to thermal bath as ordinary friction or does it stabilize the resonant cavity in a non-equilibrium state thanks to the topological nature of the defects? Questions such as this will be addressed in this thesis. |