Generace warm dense matter intenzivními femtosekundovými svazky elektronů

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. Miroslav Krůs, Ph.D. (ÚFP AV ČR, FJFI)
  • Pracoviště / Workplace: Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i./Výzkumné centrum PALS
  • Kontakt / Contact: krus@ipp.cas.cz

Osnova / Outline: 

Warm dense matter představuje stav hmoty vystavené extrémním podmínkám vysoké teploty (několik stovek až tisíc Kelvinů) a hustoty (hustota pevné látky až stovky g/cm3). Obecně se předpokládá, že warm dense matter se nachází v jádrech obřích plynných planet, hnědých trpaslíků či malých hvězd, případně ji můžeme nalézt i v jádru naší planety. Warm dense matter se také vytváří v raných fázích inerciální laserové fúze během přechodu pevné látky – ablátoru – do plazmatu. Proto výsledky studia warm dense matter mají dopad jak na fyziku plazmatu a inerciální fúze, tak i na astrofyziku či geofyziku a geologii, což představuje skutečný interdisciplinární obor. Experimentálně v laboratoři je možné ji vytvořit ozářením hmoty laserovými svazky, svazky nabitých částic, zejména těžkých iontů, nebo svazky rentgenového záření. Avšak takto ozářená látka se nachází ve stavu warm dense matter často pouze do doby než se látka začne vypařovat či měnit v plazma, což nastává na pikosekundových časových škálách, proto je důležité warm dense matter vytvořit prostřednictvím femtosekundových svazků. V současné době jsou dostupné pouze femtosekundové laserové impulzy, avšak warm dense matter může být vytvořeno pouze na délkách jednotek nanometrů, nebo femtosekundovými svazky rentgenového záření, které jsou dostupné pouze na obrovských zařízeních typu laseru na volných elektronech. Kompaktní elektronová děla poskytující intenzivní femtosekundové svazky představují zajímavou moderní alternativu pro studium warm dense matter.

Cílem práce je studium generace extrémních stavů hmoty a jejich vlastností. Student/ka se seznámí s fyzikou warm dense matter, fyzikou interakce nabitých částic s plazmatem, generace svazků nabitých částic a experimentálními technikami užívanými během interakčních experimentů. Téma práce je dostatečně široké, a tak umožňuje případné pokračování na výzkumném úkolu i diplomové práci. Naše skupina v rámci evropských aktivit EuroFusion spolupracuje s předními laboratořemi ve Francii, Německu, Velké Británii a Itálii.