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
Quark_2019
Bratislavská vedecká cukráreň
Aurelium - centrum vedy
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Metabezita označuje výskyt znakov ako vysoký krvný tlak, diabetes, hyperlipidémia u obéznych ľudí.
Zistite viac