Významný projekt H2020 pre Európsku mikrokelvinovú platformu

Centrum fyziky nízkych teplôt Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach je súčasťou Európskej mikrokelvinovej platformy (EMP) – distribuovanej siete špičkových laboratórií pre štúdium kvantových materiálov pri ultra nízkych teplotách. EMP predstavuje pokročilú európsku vedecko-výskumnú infraštruktúru v oblasti fyziky a techniky veľmi nízkych teplôt a extrémne citlivých meracích techník, so špecifickým zameraním na kvantové technológie a kvantové materiály.

Súčasti EMP: Univerzita Aalto (Fínsko), Univerzita v Bazileji (Švajčiarsko), CNRS Grenoble (Francúzsko), Univerzita v Heidelbergu (Nemecko), Univerzita v Lancasteri (Veľká Británia), Royal Holloway Univerzita Londýn (Veľká Británia), Technická univerzita Viedeň (Rakúsko) a Ústav experimentálnej fyziky SAV Košice (Slovensko).

Konzorcium získalo od 1. januára 2019 desaťmiliónový projekt v rámci schémy Horizont 2020. V tejto schéme investuje Európska únia do vedy za sedem rokov 80 miliárd eur, pričom tretina z toho ide na excelentnú vedu (napr. ERC projekty). Do excelentnej vedy patrí aj podoblasť označená ako Rozvoj strategickej infraštruktúry dôležitej pre Európsku úniu, kde spolu s partnermi uspeli aj košickí experimentálni fyzici.

Cieľom projektu je skúmať nové javy, materiály a nanotechnológie, ktoré sú kľúčové aj pre nedávno spustenú iniciatívu Európskej komisie – Quantum Technology Flagship. V rámci projektu sa budú vyvíjať nové techniky a nové metódy meraní a rozšíri sa realizácia experimentov do oblasti ultranízkych – nanokelvinových teplôt. Okrem spoločných vedecko-výskumných aktivít projektu je dôležitým pilierom projektu poskytnutie prístupu k špičkovej európskej výskumnej infraštruktúre tvorenej EMP ako Európskeho laboratória ultranízkych teplôt bez bariér pre externých používateľov.

Zodpovedným riešiteľom projektu na Slovensku je RNDr. Peter Skyba, DrSc. Košické Centrum fyziky nízkych teplôt, spoločné nízkoteplotné pracovisko košického Ústavu experimentálnej fyziky SAV a Prírodovedeckej fakulty Univerzity P. J. Šafárika v Košiciach, počas nasledujúcich štyroch rokov trvania projektu bude poskytovať svoju infraštruktúru na experimenty pre externých používateľov, bude riešiť spoločné vedecko-výskumné úlohy projektu a v šírení poznatkov o projekte usporiada viacero akcií: napríklad Cryocourse 2019 – letnú školu pre domácich i zahraničných študentov a doktorandov zameranú na fyziku a techniku nízkych teplôt, konferencie, workshopy a semináre, ale aj popularizačné prednášky. Kým finančný rozpočet celého projektu, ktorý koordinuje Univerzita v Heidelbergu, je 10 miliónov eur, na slovenského partnera pripadne vyše milióna eur.

 

Jadrový refrigerátor (obrázok nižšie)

Jadrový refrigerátor je jedno z kľúčových zariadení určených pre externých užívateľov EMP v Košiciach. Umožňuje experimenty v oblasti mikrokelvinových teplôt. Využívajú sa techniky ako napríklad NMR, nano- a mikro- elektro-mechanické rezonátory (NEMS, MEMS), vibrujúce drôtiky a podobne na štúdium supratekutého hélia-3 a ďalších kondenzovaných látok a kvantových materiálov. Vľavo je naznačená teplotná kaskáda pochádzajúca od rôznych stupňov chladenia. Masívny spodný kus (v detaile vpravo hore) je medený jadrový stupeň, kde sa využíva jadrová adiabatická demagnetizácia jadier medi na dosahovanie finálnej teploty pod 50 mikrokelvinov. Jadrový stupeň chladí meranú vzorku. Vpravo dole je detail  komôrky pre kvapalné 3He, ktoré sa pod 1 milikelvinom stáva supratekutým. Ide o jednu z najkomplexnejších a najčistejších látok v prírode vôbec, ktorá umožňuje študovať nielen supratekutosť, ako makroskopický kvantový jav, ale tiež javy dekoherencie dôležité pre kvantové bity a analógie kozmologických javov.

Ďalšie informácie, ako aj kompletný zoznam zdieľanej infraštruktúry jednotlivých partnerov je možné nájsť na stránke: www.emplatform.eu

Mapa EMP

Kick-off meeting v Heidelbergu, vpravo hore P. Skyba a P. Samuely z košického Centra fyziky nízkych teplôt ÚEF SAV

Jadrový refrigerátor v Košiciach