Svet ultranízkych teplôt

15. feb. 2018 • Fyzikálne vedy

Svet ultranízkych teplôt

Profesor Feher je jedným zo zakladateľov Centra fyziky nízkych teplôt v Košiciach, svetovo uznávaného pracoviska v oblasti fyziky veľmi nízkych teplôt. On a jeho excelentný tím tu môžu precíznejšie pozorovať fyzikálne procesy na atomárnej a elektrónovej úrovni.

Študujúc vlastnosti supratekutého hélia-3 pri teplotách pod jeden milikelvin môžeme získať poznatky o tom, ako sa vyvíjal náš vesmír krátko po tzv. Veľkom tresku.

Prof. RNDr. Alexander Feher, DrSc., absolvent Prírodovedeckej fakulty Univerzity P. J. Šafárika v Košiciach, na ktorej od ukončenia štúdia pracuje a v súčasnosti je riaditeľom Ústavu fyzikálnych vied. Je uznávaným odborníkom v oblasti fyziky veľmi nízkych teplôt a venuje sa predovšetkým skúmaniu transportných, termodynamických a magnetických vlastností nízkorozmerných systémov a makroskopických kvantových kvapalín. Tím pod jeho vedením skonštruoval unikátne zariadenie na získavanie ultranízkych teplôt metódou jadrovej adiabatickej demagnetizácie, na ktorom sa dosiahla najnižšia teplota v bývalej ČSFR – 50 mikrokelvinov. Založil nový smer základného výskumu na Slovensku, ktorý sa orientuje na magnetické vlastnosti supratekutého hélia-3. Experimentálne pozoroval balistický a kvantový fonónový transport v mikrokontaktoch a študoval zvláštnosti fonónových spektier nízkorozmerných systémov, predovšetkým grafitu a grafénu. Je nositeľom niekoľkých významných vedeckých ocenení a čestných doktorátov.

Redakcia: Vonkajšie teploty aj vo februári klesajú pod bod mrazu a meteorológovia nás upozorňujú, aby sme sa dobre obliekli. Na pracoviskách a v laboratóriách Centra fyziky nízkych teplôt v Košiciach je príjemne teplo, hoci – ako to hovorí názov – by tam mala byť veľká zima. Zdá sa, že nie sú nízke teploty ako nízke teploty...

A. FEHER: Zatiaľ čo bežná populácia považuje teplotu -20 ˚C už za veľmi nízku, pre nás, nízkoteplotných fyzikov, je to ešte takpovediac horúčava. Vo fyzike nízkych teplôt sa však hodnoty teploty uvádzajú v kelvinoch a vzťah medzi obomi jednotkami je taký, že Kelvinova stupnica sa začína pri absolútnej nule, čo je -273,15 ˚C. Z hľadiska fyziky nízkych teplôt sa kedysi za nízke teploty považovali teploty pod 4,2 K, čo je bod varu hélia. V súčasnosti sa už za nízkoteplotný výskum považuje výskum pri teplotách pod jedným kelvinom. Možno ešte dodať, že z fyzikálnej teórie vyplýva, že absolútnu nulu nemožno dosiahnuť.

Príprava experimentu na zariadení pre paramagnetickú elektrónovú rezonanciu

R.: Priblížte nám stručne vznik a postupný rozvoj bádania pri nízkych a veľmi nízkych teplotách v Košiciach.

A. FEHER: S ideou fyzikálneho výskumu na UPJŠ v Košiciach aj v oblasti nízkoteplotnej fyziky prišiel profesor Vladimír Hajko. Prvé zariadenie na získavanie nízkych teplôt, skvapalňovač hélia ZH-4, sme v našom laboratóriu uviedli do činnosti koncom roku 1968. Potom sme získali, respektíve vlastnými silami zhotovili zariadenia, umožňujúce dosiahnuť ešte nižšie teploty. Tím vedcov a technikov pod mojím vedením skonštruoval zariadenie na získavanie ultranízkych teplôt metódou jadrovej adiabatickej demagnetizácie, umožňujúce študovať vlastnosti kvapalného hélia-3 pri teplote len 280 mikrokelvinov čiže 280 milióntin stupňa nad absolútnou nulou. Získavanie čoraz nižších teplôt však nie je naším primárnym cieľom, tým je študovanie fyzikálnych vlastností pri takýchto teplotách i za iných extrémnych podmienok. Fyzici už dosiahli v laboratóriách oveľa nižšiu teplotu, než je najnižšia pozorovaná teplota vo vesmíre.

R.: Prečo skúmate vlastnosti látok aj pri veľmi nízkych teplotách?

A. FEHER: Proces poklesu teploty vedie k potlačeniu vibračných procesov v mriežke skúmanej látky, čím môžeme zreteľnejšie pozorovať fyzikálne procesy, ktoré sa odohrávajú na elektrónovej a jadrovej úrovni. Znížením teploty teda vieme zaostriť náš pohľad na mikro- a nanosvet. Získané poznatky máju veľký dosah nielen na rozvoj nášho odboru, ale aj na rozvoj zdanlivo nesúvisiacich odborov. Napríklad študujúc vlastnosti supratekutého hélia-3 pri teplotách pod jeden milikelvin môžeme získať poznatky o tom, ako sa vyvíjal náš vesmír krátko po tzv. Veľkom tresku. Supratekuté hélium v blízkosti teploty absolútnej nuly je v stave, ktorý sa dá opísať ako kvantové fyzikálne vákuum, teda v stave, v akom sa nachádzal náš vesmír v prvých okamihoch svojho vzniku.

 

Zhováral sa: Rado Mlýnek (autor)

Foto: autor

Uverejnila: VČ

 

Viac o svete ultranízkych teplôt a o práci profesora Fehera, ako aj o iných zaujímavých témach, sa dočítate v časopise Quark (číslo 02/2018), ktorý nájdete v novinových stánkoch alebo si ho môžete predplatiť v elektronickej alebo papierovej verzii na www.quark.sk.

Súvisiace:

Články
Hore
Agrofilm 2018
Aurelium - centrum vedy
CVTI SR 80. výročie
QUARK
Prechod VK na VND - jeseň
Noc výskumníkov 2018
festival|LingvaFest 2018
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Extrapolácie 2018
Publikácie Veda v CENTRE
TVT 2017 články
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Koaly spia priemerne 22 hodín denne.