Centrum fyziky nízkych teplôt

Tak ako krv je životodárnou tekutinou pre naše telo, tak je kvapalné hélium dôležité pre experimenty pri veľmi nízkych teplotách. Kvapalné hélium (T = 4.2 K) sa získava v skvapalňovači, ktorý je súčasťou infraštruktúry OFNT – Centra fyziky nízkych teplôt, pričom ročne sa ho vyrobí okolo 30 000 litrov. Distribuuje sa nie len do jednotlivých laboratórií centra ale aj do nemocníc, kde slúži na chladenie magnetov tomografov magnetickej rezonancie (MRT). Spomínané magnety, ale aj tie, ktoré sa používajú pri rôznych výskumoch (napr. CERN), sú vyrobené zo supravodičov. Fyzikálne vlastnosti supravodičov sa u nás intenzívne študujú už niekoľko rokov rôznymi metódami (mikrokontaktová spektroskopia, ac-kalorimetria či najnovšie skenovacia tunelová mikroskopia – STM). Azda najvýznamnejšie výsledky boli dosiahnuté pri štúdiu supravodivého materiálu MgB₂, ktorý vďaka pomerne vysokej hodnote kritickej teploty a magnetického poľa našiel rýchle uplatnenie práve v spomínaných supravodivých magnetoch.

Supravodiče v diagnostike magnetickej rezonancie

STM mikroskop „vidí“ atómy

Vlastnosti vesmíru je možné skúmať aj nepriamo v laboratóriu pri ultranízkych teplotách (pod 1 mK), pri ktorých sa vzácny izotop ³He stáva supratekutým. V takomto makroskopickom kvantovom systéme sa dajú reálne simulovať a pozorovať napríklad turbulencie a fluktuácie fyzikálneho vákua, javy súvisiace s horizontom udalostí čiernych dier, narušenie symetrie vesmíru po Veľkom tresku, javy vo vnútri neutrónových hviezd a iné fundamentálne otázky. Ultranízke teploty poskytujú vhodné podmienky aj na experimentálne štúdium kvantových bitov – quibitov vytvorených či už priamo v supratekutom ³He alebo na báze nano-SQUID-ov. Okrem extrémne nízkych teplôt a vysokých magnetických polí sa oddelenie orientuje aj na výskum silne korelovaných systémov pri extrémne vysokých tlakoch (do cca 10 GPa), pri ktorých sa pozorujú neočakávané vlastnosti. Najnovším smerom výskumu OFNT je štúdium vlastností látok redukovanej dimenzie. Všetky spomínané oblasti výskumu centra sa nezaobídu bez spolupráce so špičkovými laboratóriami vo svete (Berlín, Grenoble, Lancaster, Madrid, Viedeň, Santander, Ames, Pohang, Shanghai, Helsinki,…) a jeho výsledky sú prezentované v najprestížnejších fyzikálnych časopisoch.

Čierna diera mimo laboratória