NEMS drátek jako detektor kvantové turbulence v supratekutém héliu

Abstract

The Thesis deals with the use of a nanomechanical resonator as a probe for quantum turbulence in superfluid He II. Once prepared, a superconducting NbTi filament of sub- micron diameter was placed in a flow channel and characterised. Both self-generated and externally driven turbulence was investigated, the latter in thermal counterflow. The results prove the functionality of the wire as a local detector of quantized vorticity, as its response strongly correlates with the vortex line density in thermal counterflow. Self- generated turbulence is easily distinguishable from laminar flow and the transition to turbulence exhibits strong hysteresis. At the lowest attained temperatures, the turbulent flow becomes multi-stable with two distinct branches of turbulent drag observed.

Tato práce se zabývá využitím nanomechanického rezonátoru jako sondy pro studium kvantové turbulence v supratekutém He II. Supravodivý drátek z NbTi o submikronovém průměru byl po úspěšné přípravě umístěn do proudového kanálu, kde byly charakterizo- vány jeho rezonanční vlastnosti. Zkoumána byla jak turbulence generovaná samotnými kmity drátku, tak turbulence vyvolaná externě pomocí tepelného protiproudu. Výsledky prokazují schopnost drátku sloužit jako lokální detektor, jeho odezva silně koreluje s hus- totou kvantovaných vírů v tepelném protiproudu. Turbulence generovaná drátkem samot- ným je snadno rozlišitelná od laminárního proudění a v přechodové oblasti mezi těmito režimy lze navíc pozorovat silnou hysterezi. Při nejnižších dosažených teplotách vykazuje turbulentní proudění multistabilitu, kdy pozorujeme dvě různé závislosti turbulentního odporu na rychlosti.