Odborníci odhalili tajomstvá fyzikálnych javov, ktoré stoja za zrodom mnohých inovácií.
Koláž z programu Európskej noci výskumníkov 2023. Autori: M. Zelenák, Aurelium
Európska noc výskumníkov 2023 priniesla i tento rok veľa vzrušenia, zvedavosti, nadšenia, záujmu a radosti. Päť slovenských miest – Bratislava, Košice, Banská Bystrica, Žilina a Poprad – doslova ožilo vedou a technikou. Jednou z ústredných tém sedemnásteho ročníka bola aj fyzika. Návštevníci mohli spoločne s vedcami z rôznych odborov preniknúť do sveta častíc, batérií, kondenzátorov, materiálov či mikročipov.
Novinkou v Aureliu bol projekt ARphimedes
Zážitkové centrum vedy Aurelium sa do Európskej noci výskumníkov tradične zapojilo tiež. Okrem klasickej prehliadky Aurelia čakali detských i dospelých návštevníkov workshopy hlavolamu tangram, prednáška Ako svietia mikroplasty vo vode? profesorky biofyziky na Fakulte prírodných vied Univerzity sv. Cyrila a Metoda v Trnave Alžbety Marček Chorvátovej a nechýbala ani Zážitková science show zameraná na to, ako spolu vychádzajú voda a laser.
Rozmanité aktivity, workshopy a prednášky pripravilo pre návštevníkov Európskej noci výskumníkov 2023 aj ZCV Aurelium. Zdroj: ZCV Aurelium
Novinkou v Aureliu bol projekt ARphimedes a ARphimedes plus, v rámci ktorého sa deti môžu vtipným a zábavným spôsobom s pomocou rozšírenej reality naučiť fyziku. „Máme knihu, v ktorej sa nachádzajú obrázky a tie sa prostredníctvom aplikácie Google menia na animácie alebo experimenty. Deti si môžu pozerať videá zamerané na to, čo sa deje v rámci jednotlivých fyzikálnych procesov, a potom môžu riešiť rôzne hlavolamy. Máme verziu pre nadanejšie deti aj pre deti so špeciálnymi edukačnými potrebami, pre dyslektikov aj nevidiacich. Kniha je pomôckou pre učiteľov, ale aj rodičov, ktorí chcú, aby ich deti viac nahliadli do sveta fyziky,“ priblížila Marček Chorvátová, ktorá pôsobí aj v Medzinárodnom laserovom centre CVTI SR.
Záver programu Európskej noci výskumníkov v Zážitkovom centre vedy Aurelium patril obľúbenej Laser show a nechýbala ani nočná prehliadka priestorov centra prispôsobená detským návštevníkom.
Hranie sa s časticami v CERN-e
Stánok Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave bol nabitý nielen programom, ale aj časticami. Našli sme v ňom demonštrácie základných princípov urýchľovačovej a detekčnej časticovej fyziky na modeli lineárneho urýchľovača, hmlovej komory či presýpacích hodín, ktoré ilustrujú normálne rozdelenie pravdepodobnosti (Gaussovu krivku).
Pracovníci, ktorí sa v stánku venovali návštevníkom, sú súčasťou obrovského experimentu ATLAS v CERN-e. „Projekt ATLAS je najväčším z radu ostatných štyroch hlavných experimentov, ktoré v CERN-e prebiehajú. My zo Slovenska sa konkrétne venujeme metafyzike najťažšieho kvarku t,“ vysvetlila pracovníčka Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave. Detailne poznať túto najťažšiu elementárnu časticu je pre vedcov kľúčové, pretože umožňuje testovať konzistentnosť matematického opisu všetkých elementárnych častíc – štandardného modelu.
ATLAS je jedným z detektorov na Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC). Signál z jednotlivých častí detektora nám umožňuje rekonštruovať vzniknuté častice a zmerať ich energiu, hybnosť a náboj. Na ATLAS-e dochádza približne k 40 miliónom zrážkam za sekundu, čo je príliš veľa na to, aby sa dali všetky zaznamenať. Takzvaný trigger sleduje jednotlivé udalosti a rozhoduje, ktoré z nich sú fyzikálne zaujímavé, a tie sa následne zapíšu na disk.
Hmlová komora určená na zviditeľnenie častíc, ktoré nie sú viditeľné voľným okom . Zdroj: JM
Súčasťou stánku bol exponát hmlovej komory, vďaka ktorému mohli návštevníci vidieť všadeprítomné častice, ktoré za bežných podmienok naše oko nevie zachytiť. Vnútri komory sa nachádza volfrámová elektróda s malou prímesou tória, ktorá je slabým žiaričom alfa. V hmlovej komore dochádza k podchladzovaniu pár, v tomto prípade konkrétne izopropylalkoholu. Podchladená para začne kondenzovať a vytvára kvapôčky, prednostne v miestach, kadiaľ preletela častica ionizujúceho žiarenia.
Inteligentné batérie
V uplynulých rokoch sledujeme zvýšený dopyt po batériách, ktorý možno pripísať najmä rýchlemu nárastu používania malej prenosnej elektroniky, elektrického náradia, ako aj nárastu inteligentných produktov, ako sú malé a veľké spotrebiče a automobily.
Existuje veľká diskusia o tom, či sú lepšie nabíjateľné batérie, alebo batérie na jedno použitie. Nabíjateľné batérie pomôžu znížiť množstvo odpadových obalov a počet batérií, ktoré sa likvidujú, pretože pri správnom používaní môžu vydržať stokrát dlhšie ako štandardné jednorazové batérie.
Zariadenie na sledovanie stavu batérie. Zdroj: JM
Vnútorné prostredie batérií
Pracovníci a študenti z Fakulty elektrotechniky a informatiky Slovenskej technickej univerzity v Bratislave (FEI STU) sa venujú práve využitiu nabíjateľných, takzvaných inteligentných batérií. Na Európsku noc výskumníkov priniesli so sebou aj zariadenie, na ktorom mohli účastníci po pripojení sledovať vnútorné vlastnosti batérie – aktuálny stav nabitia, kapacitu, prúd, bezpečnosť, prípadne počet cyklov nabíjania. Odborníci vedia detegovať teplotu batérií vnútri aj na povrchu či dokonca tlak, ktorý by mohol indikovať nafukovanie batérie.
„Teplota na povrchu batérie býva okolo 25 stupňov Celzia. Keď ju nabíjame, môže dosiahnuť aj 35 stupňov. Vnútri sa snažíme neprekročiť hranicu 200 stupňov, vyššie teploty by už mohli byť nebezpečné,“ uviedol doktorand Matej Novák z STU.
Namerané hodnoty putujú do počítača, kde ich vedci používajú na sledovanie rôznych korelácií. „Takýmto spôsobom sme sledovali napríklad vzťah medzi úbytkom lítia batérie a znížením kapacity. Vďaka tomu sme zistili, že ide o vhodný model na sledovanie jej životnosti,“ vysvetlil Novák. Po čase sa mení štruktúra grafitu a vytvára sa napríklad pevný dendrit, lítium sa takýmto spôsobom nevie dostať von, ostane zakliesnené, čím sa znižuje kapacita batérií.
Na Slovensku pribúdajú inovatívne firmy ako InoBat, ktorá realizuje aj výskum a vývoj nových batériových systémov, čo môže zlepšiť transfer technológií z výskumu do praxe a zlepšiť praktické zručnosti absolventov tak, aby reflektovali potreby trhu s príchodom elektrifikácie. Slovensko by mali obohatiť aj nové stacionárne ložiská energie. „Môžete si to predstaviť ako obrovský komplex batérií, ktoré v sebe udržiavajú energiu zo solárnych, prípadne veterných zdrojov. Keď bude treba, budú potom môcť zásobovať konkrétne prevádzky a domácnosti,“ vysvetlil Novák.
Tento článok je informáciou o Európskej noci výskumníkov (ENV) 2023. Hlavný program ENV sa uskutočnil 29. septembra 2023 v priestoroch Starej tržnice v Bratislave, ale aj v ďalších štyroch mestách a okolitých lokalitách. Súčasťou festivalu vedy sú prednášky, workshopy, súťaže či zaujímavé prezentácie výnimočných slovenských vedcov. Nechýbajú ani sprievodné podujatia, ku ktorým patria vedecké kaviarne pod názvom Veda v CENTRE a Vedecké cukrárne. Bližšie informácie nájdete na www.nocvyskumnikov.sk a www.vedanadosah.sk.
Zdroj: podkapotou
(JM)
