Student: Mojmír Jílek
Školitel: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc.
Konzultant: Mgr. Radek Plašil, Ph.D.
Stav práce: přerušená
Abstrakt:
Klíčovým problémem současné fyziky plazmatu je vytváření, záchyt a udržení plazmatu po co nejdelší dobu. V případě horkého plazmatu je toto studium vyvolané snahou vyvinout zařízení pro termonukleární fúzi, význam výzkumu v tomto směru je nesporný. V případě nízkoteplotního a kryogenního plazmatu je výzkum svázán například se studiem interakce elektronů a iontů při nízkých interakčních energiích, s vytvářením a studiem antičástic (ATRAP a ATHENA experimenty) a podobně. De Brogliova vlnová délka elektronu při subtermálních energiích mnohonásobně přesahuje rozměr atomů a proto se při interakci elektronu s ionty, ale i s neutrálními částicemi plně projevují kvantové vlastnosti hmoty. Společným rysem je zkoumání elektronů a iontů, ale i plazmatu jako celku při složitých konfiguracích elektrického a magnetického pole. Při vyšší koncentraci zachyceného plazmatu a kryogenních teplotách je důležitým procesem, trojčásticová rekombinace. Rychlostní konstanta této rekombinace je úměrná koncentraci elektronů a roste s klesající teplotou jako T-4.5, při teplotách pod 10 K se stává dominantním procesem určujícím pokles koncentrace plazmatu. Teorie tohoto procesu je známa, ale relevantní experimentální data v podstatě neexistují a když, tak měření byla ovlivněna přítomnosti silných magnetických polí.
Právě studium trojčásticové rekombinace (radiative collisional recombination) při kryogenních teplotách (až do 4 K) by mělo být předmětem navrhované práce. Obecně je cílem práce systematické studium rekombinace, jak atomárních, tak molekulárních iontů. Součástí práce na disertaci bude návrh elektronové pasti vhodné pro studium trojčásticové rekombinace při teplotách 4 až 300 K, tj. výběr způsobu záchytu, chlazení a udržení elektronového plazmatu a návrh metody studia rekombinace. Návrh bude prověřován a optimalizován numerickou simulaci (PIC). Podle návrhu bude postavená past vhodná pro systematické studium rekombinace iontů a elektronů v závislosti na teplotě, typu iontu a na dalších parametrech plazmatu. Paralelně s návrhem bude konstruován vakuový systém, zdroje elektronů a iontů a elektronické ovládaní experimentu.
Uvedené studium vytváření kryogenního plazmatu a rekombinace při subtermálních energiích je častí rozsáhlého projektu studia disociativní rekombinace v naší laboratoři. Naše pracoviště spolupracuje na řešení uvedené problematiky s více než patnácti zahraničními laboratořemi. Předpokládáme, že část studia bude probíhat v zahraničních laboratořích (Heidelberg, Freiburg). Řešení projektu je podporováno granty GAČR a GAUK. Těžiště práce je po dohodě s uchazečem možno nasměrovat více do oblasti studia záchytu a stability plazmatu v silném magnetickém poli, na numerickou simulaci záchytu, na studium relaxačních procesů v plazmatu a rekombinaci, na diagnostiku elektronového plazmatu, nebo na optickou spektroskopii rekombinujících iontů.