DSEF 2022

Den s experimentální fyzikou 2022 se konal 7. 11. 2022, tentokrát v Troji. Účastníci se opět dostali do špičkových výzkumných laboratoří na MFF UK i jinde v Praze a blízkém okolí. Pro účastníky z daleka bylo také k dispozici ubytování v hostelu Elf z neděle na pondělí. Rozvržení jednotlivých exkurzí a doplňující informace k programu naleznete níže na stránce.

Partnerem tohoto ročníku DSEFu byla asociace IAPS (International Association of Physics Students), která nás podpořila grantem IAPS Outreach Grant. Díky tomu jsme mohli akci snadněji zorganizovat a rozložit prostředky na zajištění exkurzí a např. levnějšího ubytování pro účastníky.

Harmonogram dne

Začátek DSEFu

• Příjezd pro ubytované v hostelu byl v neděli od 16:00 do večera. Pondělní snídaně (pouze pro ubytované) byla plánovaná na 7:00.
• DSEF začal v pondělí registrací účastníků, která proběhla mezi 8:00 a 8:30 na Matematicko-fyzikální fakultě ve vestibulu budovy T na adrese V Holešovičkách 2. Následovalo pak oficiální zahájení a ranní přednáška.

Ranní přednáška (9:15-10:00)

Fotosyntéza jako inspirace pro nové způsoby využití sluneční energie
doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D.

Exkurze

Při přihlášení si účastníci volili jednu dopolední a jednu odpolední skupinu. Dopolední program proběhl na pracovištích MFF a odpolední na různých vědeckých institucích v Praze a okolí.

Anotace exkurzí

Skupina fyziky povrchů (SFPo)

Základní výzkum povrchů materiálů a nanostruktur se zajímavými fyzikálně-chemickými vlastnostmi – heterogenní katalyzátory, plynové senzory, konverze energie, biokompatibilní materiály.

Katedra fyziky atmosféry (KFA)

Jako jediné univerzitní pracoviště v ČR zajišťujeme studium atmosférických procesů, meteorologie a klimatologie včetně matematicko-fyzikálního popisu. Výzkum i výuka na naší katedře se zaměřují na vysoce aktuální otázky s velkým společenským dopadem. Mezi hlavní patří problematika klimatu a klimatické změny, prognóza vývoje atmosféry a nebezpečných atmosférických jevů, modelování atmosférické chemie a kvality ovzduší, anebo modelování turbulentního proudění a šíření znečištění. Katedra se v těchto oblastech podílí na řadě zahraničních i domácích vědeckých projektů, kterých se účastní i naši studenti a studentky.

Řádkovací tunelový mikroskop (STM)

Pomocí ostrého hrotu je možné zobrazit atomární strukturu látek: Měříme interakci mezi posledním atomem hrotu s atomy na povrchu krystalu a při rastrování hrotem můžeme zrekonstruovat obraz povrchu. Využíváme k tomu buď měření síly nebo kvantového tunnelování. Tunelový efekt je základem metody, která se nazývá skenovací tunelová mikroskopie (STM) a měření síly dává základ mikroskopii atomárních sil (AFM). Metoda pomáhá při zkoumání nových materiálů pro elektroniku nebo obnovitelné zdroje energií.

Skupina kosmické fyziky (SKF)

Skupina kosmické fyziky se zabýva výzkumem slunečního větru a interakce slunecního větru s magnetickým polem Země. Výzkum se provadí pomocí přístrojů umisťovaných na družice Země nebo sondy operující v meziplanetarním prostoru. Tyto přístroje si sami nebo ve spolupraci s řadou zahraničních pracovišť navrhujeme a vyrabíme (zajišťujeme jejich výrobu). V posledních letech provadíme i laboratorní výzkum procesu spojených s prachem v kosmu, to znamená, že v laboratorních podmínkách napodobujeme procesy ovlivňující nabíjení prachu v meziplanetárním prostoru.

Skupina fyziky plasmatu (SFPl)

Plazma je využíváno v mnoha aplikacích od osvětlení až po termojadernou fúzi. Studiem jeho chování je možné zjistit základní údaje důležité pro pochopení dějů například v mezihvězdném prostoru či průmyslovém plazmatu.

Urychlovač Van der Graaff (VdG)

V areálu těžkých laboratoří MFF UK v Tróji provozuje ÚTEF elektrostatický urychlovač iontů Van de Graaf HV2500 (dále VdG) s maximální energií protonů 2,5 MeV. Na urychlovači lze provádět fyzikální experimenty základního výzkumu – v současné době se měří interakce polarizovaných neutronů na polarizovaných terčích, dále jaderné reakce pro astrofyzikální výzkum. Z aplikačních úkolů je zařízení vhodné a používané převážně pro kalibraci a testování detektorů různými částicemi při rozličných energiích (protony, neutrony, částicemi alfa apod.).

Interaktivní fyzikální laboratoř (IFL)

Už jste si prohlédli pixely na displeji svého mobilního telefonu zblízka? Víte, co je luminofor a kde se s ním můžete potkat? Jak pracuje Stirlingův nebo Mendocino motor? A jak se ohýbá svazek elektronů? Přijďte to k nám prozkoumat a uchopit fyziku do vlastních rukou!

Oddělení Mössbauerovy spektroskopie (MbS1)

V průběhu exkurze se můžete seznámit s laboratoří Mössbauerovy spektroskopie. Ukážeme Vám všechna zařízení, vezmete si do ruky unikátní měřené vzorky, jako léčivé suspenze nanočástic, amorfní kovové pásky a dráty, minerály a polodrahokamy, barvoměnné pigmenty používané na exkluzivních automobilech, ale také na bankovkách a jiné zajímavosti. Zároveň uvidíte, jak se k nám dopravují radioaktivní zářiče, můžete si potěžkat olověný kontejner s Mössbauerovským zářičem, podívat se na použití kryogenních kapalin ke chlazení měřených materiálů za nízkých teplot nebo postup dosahování podmínek pro studium materiálů podobných například jádru Země či těch nalezených ve vesmíru.

Oddělení Mössbauerovy spektroskopie (helium) (MbS2)

Při exkurzi bychom Vám rádi vysvětlili principy zkapalňování plynů a zároveň ukázali zkapalňovač a s ním spojená zařízení, jako jsou mohutné kompresory, sklady pro uložení plynného stlačeného helia, Dewarovy nádoby pro skladování a distribuci kapalného dusíku při teplotě -196°C (77 K) a helia (-269 °C / 4,2 K), případně další principy chlazení na nízké teploty.

Oddělení Mössbauerovy spektroskopie (supravodiče) (MbS3)

Nízke teploty nám umožňujú štúdium krehkých stavov systémov o veľkom počte častíc, ktoré sú pri vysokých teplotách zničené. Dosahovanie nízkych teplôt má tiež významné priemyselné uplatnenie, od magnetickej rezonancie až po rýchlo sa rozvíjajúce kvantové počítače. Na tejto exkurzií sa pozrieme na zmeny správania materiálov pri teplote tekutého dusíku a v krátkosti sa porozprávame o fyzike tekutého hélia, ktoré kvapalnie iba štyri stupne nad absolútnou nulou.

Skupina nanomateriálů: Near ambient pressure (NAP)

Na Katedře fyziky povrchů a plazmatu MFF UK se nachází unikátní laboratoř, jediná svého druhu v ČR, pro operando studie, které umožňují analýzu strukturních a chemických změn povrchů pevných látek za reálných provozních podmínek, tj. během reakcí, při kontaktu s různými plyny. Experimentální zařízení v naší laboratoři se skládá z rentgenového fotoelektronového spektrometru pro chemickou analýzu povrchu pevných látek při vyšších tlacích (Near-Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy, NAP-XPS) a vysokotlakého řádkovacího tunelového mikroskopu (Near-Ambient Pressure Scanning Tunneling Microcopy, NAP-STM), který umožňuje zobrazení povrchů v atomárním měřítku. Kombinace těchto vysoce citlivých experimentálních technik umožňuje studovat chemické procesy probíhající na površích modelových, ale také reálných katalyzátorů, plynových senzorů, palivových článků atd.

Astronomický ústav (AU)

Vesmír pokrývá obrovské rozpětí skal, a to jak prostorových tak i časových. Ne všechny, ale nemálo z nich je zkoumáno v Astronomickém ústavu UK. Během exkurze na naše pracovišti se dozvíte, které to jsou, co se na nich odehráva a jakými metodami příslušný výzkum probíhá.

Skupina křemíkových detektorů (SKD)

Vývoj a testování polovodičových detektorů.

Skupina křemíkových detektorů 2 (SKD2)

Hyper-Kamiokande - obří mutifunkční vodní čerenkovský detektor v Japonsku. Experiment bude měřit vlastnosti neutrin, hledat potenciální rozpad nukleonů a zkoumat mnoho dalších zajimavých fyzikáních témat.

Katedra geofyziky (Geo)

Od počátků své geologické historie se Země zbavuje tepla, které získala v době svého vzniku. Chladnutí pohání celou řadu dynamických procesů na časových škálách od sekund po stovky milionů let, procesů, které se projevují mimo jiné zemětřesnou a vulkanickou činností. Představíme vám moderní matematické modely těchto procesů, nejen na Zemi, ale i na dalších planetárních tělesech a na ledových měsících, kde geofyzikální metody používáme k výzkumu podmínek pro případný mimozemský život.

Skupina nanomateriálů (Nano)

Oddělení radiofrekvenční spektroskopie (RfS)

Laboratoře jaderné magnetické rezonance (NMR) disponují několika moderními spektrometry se zaměřeními na vysoké rozlišení v kapalinách, v pevných látkách a na širokopásmovou spektroskopii ve velkém teplotním rozsahu. NMR je neradioaktivní metoda, která využívá magneticky aktivní atomová jádra a uplatňuje se při studiu atomové, elektronové a magnetické struktury různorodých látek a materiálů.

Český hydrometeorologický ústav v Komořanech (ČHMÚ)

Jak vzniká předpověď počasí? Podíváme se do Centrálního předpovědního pracoviště v Komořanech, kde špičkoví čeští meteorologové sledují a analyzují aktuální stav počasí pomocí dat z radarů a satelitů.

THz spektroskopie (THz)

THz spektroskopie je relativně mladá spektroskopická metoda, zaměřující se na oblast elektromagnetického spektra ležící na rozhraní mikrovlnného a infračerveného záření. Využívá se například ke zkoumání fotonických krystalů nebo meta materiálů.

Prague Asterix Laser System (PALS)

Vysoce výkonný jodový laserový systém Prague Asterix Laser System, jeden z největších v Evropě. Dosahuje špičkového výkonu v pulsu až 3 TW. Svazek je zaostřen do malého bodu v reakční komoře, kde dokáže vytvořit plazma o teplotě milionů stupňů Celsia.

Prohlídka vybraných laboratoří Fyzikálního ústavu AV ČR Cukrovarnická (FZUC)

Víte, jak se připravují magnetické polovodiče, nejúčinnější solární články nebo optické materiály, co to jsou scintilátory a k čemu to vlastně všechno je? Jak co nejlépe využít odpadní teplo z aut nebo jak fungují superrychlé maglevy? V památkově chráněné historické budově se seznámíte s tou nejmodernější vědou v několika laboratořích.

Prohlídka vybraných laboratoří Fyzikálního ústavu AV ČR Na Slovance (FZUS)

Fyzikální ústav AV ČR je skutečně gigantem co do počtu sekcí a jejich dělení. Při prohlížení vybraných laboratoří se dozvíte spoustu zajímavých věcí a poznáte instituci, která nemá daleko k Mekce české vědy.

Ústav jaderného výzkumu Řež (Řež)

Zajímalo by Vás, jak to vypadá uvnitř centra, kde se zaměřují na podporu bezpečného a efektivního provozu energetických zdrojů (zejména jaderných) nebo na nakládání s radioaktivními odpady? Na této exkurzi tomu společně s námi přijdete na kloub!

ELI Beamlines a HiLASE centrum Dolní Břežany

ELI a HiLASE jsou vědecká výzkumná centra zaměřené na laserovou techniku. Nachází se zde ultraintenzivní laserové systémy pracující ve vzájemné součinnosti, z nichž každý disponuje jinými vlastnostmi, zvládá jiné úkoly, a navzájem se velmi dobře doplňují. Díky těmto systémům můžeme hlouběji zkoumat napříkad vnitřní stavbu molekul a procesy, které v nich probíhají, chování mikroorganizmů, prostředí ve vesmíru nebo možnosti likvidace jaderného odpadu.

Mikrotron (Mikro)

Při této exkurzi Vám ukážeme urychlovač elektronů v akci. Vysokofrekvenční elektrické pole s konstantní amplitudou a frekvencí urychluje tyto částice, což vyústí v jejich pohyb po kruhových drahách se společným tečným bodem. Pomocí mikrotronu MT25 je například možné zjišťovat obsah prvků v ozařovaném předmětu, a proto nachází využití v potravinářství, lékařství nebo testování elektroniky.

Fakulta elektrotechnická (FEL)

Ionosferická observatoř (Ion)

Chtěli byste se dozvědět, jak probíhá výzkum procesů v zemské atmosféře a blízkém vesmíru? Vědní oblasti, jako například meteorologie nebo klimatologie nás provází každým dnem bez výjimky a proto je důležité se o ně zajímat. Pracovníci několika různých oddělení se tu věnují širokospektrálnímu výzkumu, mimo jiné například kosmické fyzice, aeronomii nebo výzkumu ionosféry.

Fotografie z akce