Novinky: Fyzikální ústav

Přihlásit se k odběru zdroj Novinky: Fyzikální ústav
Aktualizace: 26 min 48 sek zpět

Rekordní návštěvnost akcí Fyzikálního ústavu v rámci Týdne vědy a techniky

16. Listopad 2017 - 9:21

V rámci Týdne vědy a techniky Fyzikální ústav každý rok pořádá Dny otevřených dveří na svých pracovištích, které letos navštívilo více než 1000 zájemců o fyziku a moderní vědu a výzkum. Fyzikální ústav byl také garantem a hlavním pořadatelem Dne superlaserů a Dne nanotechnologií v budově Akademie věd na Národní třídě v Praze, které navštívilo téměř 3000 zájemců.

Dny otevřených dveří se konaly ve dnech 9.-11. listopadu 2017 na pracovištích FZÚ na Slovance, v Cukrovarnické ulici a v laserových centrech v Dolních Břežanech, kde měli návštěvníci na výběr z mnoha přednášek a exkurzí do laboratoří zabývajících se různými fyzikálními tématy; např. kapalnými krystaly, termoelektrickou konverzí, supravodiči a magnetickou levitací, pohled elektronovým mikroskopem aj. (kompletní program zde). Poprvé u nás měli návštěvníci možnost spatřit pomocí virtuální reality experiment ATLAS v CERN v Ženevě. Zejména mladší účastníci akce se nebáli "teleportovat" 100 metrů do podzemí a "létat" v ohromné podzemní jeskyni, kde je detektor ATLAS umístěn. Zařízení umí zobrazit i dráhy částic po srážce v největším světovém urychlovači LHC. Velkou oblibu si získal také program Fyzika pro nejmenší na pracovišti v Cukrovarnické plný pokusů a fyzikálních hádanek určený dětem malým i velkým.

Virtuální prohlídka detektoru ATLAS v CERN si získala zejména děti. Foto: Jiří Chudoba, FZÚ.

Program Hravá fyzika byl oblíbený u menších i větších návštěvníků. Foto: Zdeňka Milotová, FZÚ.

Den superlaserů v úterý 7.11. nabídl návštěvníkům přednášky, v nichž se zájemci seznámili s historií laseru, jeho praktickými aplikacemi či zjistili, jaké jsou potenciální možnosti využití nejen ve vědě a výzkumu. Své nově nabyté znalosti zúročili účastníci při dvou diskuzích s vědeckými pracovníky Fyzikálního ústavu. V interaktivním programu se návštěvníci mohli prakticky seznámit s chováním světla, různými druhy laserů a přístroji, které se využívají při směrování laserových paprsků. Nechyběla virtuální realita a také naživo unikátní laserové bludiště, ve kterém se mohli malí i velcí cítit jako v akčním filmu! Den superlaserů připravil Fyzikální ústav ve spolupráci s odborníky z pracovišť, která se podílí na výzkumném programu Strategie AV21 - Světlo ve službách společnosti: Ústav přístrojové techniky AV ČR, Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR a Ústav fyziky plazmatu AV ČR. Ambasadory Dne superlaserů byli dr. Tomáš Mocek z Centra HiLASE a dr. Bedřich Rus z ELI Beamlines.

Část experimentálního programu na Dni superlaserů. Foto: HiLASE a ELI Beamlines.

Laserové bludiště na Dni superlaserů. Foto: HiLASE a ELI Beamlines.

Ambasadorem Dne nanotechnologií ve čtvrtek 9.11. byl dr. Antonín Fejfar z Fyzikálního ústavu. Návštěvníci v přednáškách zjistili, co vlastně nanotechnologie jsou a jak je můžeme vytvářet a využívat - od použití v léčivech přes spintroniku a energetiku po textilie a mnohem dále. Zájemci mohli také na vlastní oči spatřit elektronový mikroskop a snímky z něj, či se dozvědět, kde všude se nanostruktury objevují nejenom v přírodě, ale i u nás doma. Svou práci a produkty předvedly také firmy TESCAN, Thermo Fischer Scientific a NenoVision, české špičky na světovém poli elektronové a atomární mikroskopie. V rámci výstavy Česká věda hýbe světem byli také představeni vědečtí pracovníci Fyzikálního ústavu, kteří v minulých letech obdrželi za svůj špičkový výzkum některé z prestižních českých i zahraničních ocenění. Závěrem dne byla diskuze se špičkovými odborníky na téma “Nanotechnologie - budoucnost kolem nás” o používání nanotechnologií a pozici České republiky jako “nanovelmoci” na světovém poli jejich výzkumu a vývoje.

Petr Svora předvádí elektronový mikroskop Phenom na Dni nanotechnologií. Foto: Míla Moudrá, FZÚ.

Jak vidíme neviditelné či jak se dotknout atomů, to se návštěvníci dozvěděli na Dni nanotechnologií. Foto: Pavlína Jáchimová, SSČ AV ČR.

Pexeso s tematikou mikro- a nanosvěta. Foto: Míla Moudrá, FZÚ.

Fyzikální ústav stojí také za expozicí Dům nanohrůzy, která byla umístěna v budově Akademie věd na Národní třídě po celý Týden vědy a techniky a zhlédlo ji přes 5000 návštěvníků. V Domě nanohrůzy, vytvořeném ve spolupráci se scénografem Ricardo Hoineffem, měli návštěvníci možnost spatřit krásy a hrůzy nano- a mikrosvěta na snímcích z elektronových mikroskopů. Zážitková expozice byla rozdělena do osmi částí věnujících se jednotlivým oblastem nanosvěta - od toho, jak můžeme vidět a hýbat jednotlivými atomy, přes krásu chemických zahrad po vnitřní život buňky. Od virů, bakterií a dalších organismů, s nimiž sdílíme svá těla, přes krásu pylových zrn až po impozantní živočišnou nanoříši. Nechyběla ani nanodíla vytvořená lidmi, která už dnes používáme běžně, aniž bychom o tom věděli, či na své využití teprve čekají (např. nanodrátky, netkané textilie, počítačové čipy, chirurgické tkaniny, aj.)

Vstup do Domu nanohrůzy v budově Akademie věd na Národní třídě. Foto: Míla Moudrá, FZÚ.

V Domě nanohrůzy čekaly známé i neznámé hrůzy ... nebo krásy? Foto: Míla Moudrá, FZÚ.

Pokud jste nestihli dorazit, přednášky ze všech tematických dnů si můžete prohlédnout z pohodlí domova na YouTube kanálu Týdne vědy a techniky. Další fotografie a informace najdete na Facebooku Fyzikálního ústavu: www.facebook.com/FZUAVCR

M. Moudrá
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Výpadek serveru Limba

13. Listopad 2017 - 16:48
server Limba bude 13.11. z důvodu urgentní udržby odstaven od 16:45 do cca 19:00 Po dobu výpadku nebudou k dispozici ani osobní stránky uživatelů. Za případné problémy se omlouváme. Petr Roupec
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Fyzikální ústav se poprvé zúčastnil Noci vědců

13. Říjen 2017 - 15:36

V pátek 6. 10. 2017 se Fyzikální ústav připojil k celoevropskému festivalu Noc vědců, která představuje vědecká pracoviště široké veřejnosti v nevšední atmosféře nočních a večerních hodin. Branami našich pracovišť prošlo během Noci vědců na 550 návštěvníků, kteří se prostřednictvím mnoha přednášek a exkurzí seznámili se špičkami současného fyzikálního výzkumu v České republice a měli příležitost na vlastní oči vidět moderní laboratoře a výzkumná pracoviště.

Science videomapping na budově ELI Beamlines

Přednáška o laserových aplikacích ve všedním i nevšedním životě

Budova na Slovance uvítala návštěvníky přednáškou o kosmologii a částicovém výzkumu Tajemství vesmíru a mikrosvěta a dále exkurzemi do světa funkčních materiálů, kde měli návštěvníci možnost zjistit, proč si kovy mohou pamatovat svůj tvar nebo jaké objevy můžeme odhalit pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Svou premiéru měla prohlídka detektoru ATLAS na urychlovači LHC v CERN pomocí 3D virtuální reality, přičemž některé informace z kontrolní místnosti detektoru se do virtuální reality přenáší dokonce v reálném čase.

Michal Vyvlečka z Centra HiLASE představuje laser jako supernástroj člověka 21. století

Multimediální instalace Monolit umožňuje reálnou i virtuální prohlídku

Na pracovišti Cukrovarnická proběhl program Buřty, lasery, atomy – fyzika všemi smysly určený zejména pro studenty fyziky a vážné zájemce o jeji studium. Dvacet návštěvníků si samostatně v průběhu celovečerního programu vyzkoušelo, co obnáší dělat opravdovou vědu – měření se skenovacím elektronovým mikroskopem, mikroskopem atomárních sil či Ramanovým spektrometrem, vše pod vedením vědeckých pracovníku FZÚ. Celý zážitek byl doplněn i méně vážnou fyzikou ve formě efektních pokusů a společným pojídáním utopenců.

Martin Ledinský předvádí vážnou i nevážnou fyziku na programu Buřty, lasery, atomy – fyzika všemi smysly

V laserových centrech ELI Beamlines a HiLASE v Dolních Břežanech měli zájemci možnost vyslechnout řadu přednášek o laserových technologiích, návštívit laserové haly, vyzkoušet si 3D virtuální realitu, naučit se dálkově ovládat laserová zrcadla, projít se virtuálně v multimediální instalaci - monolitu a zahrát si logickou hru Laser maze. Speciálně na tuto akci jsme také zrealizovali „science videomapping“ na stěně ELI laserové budovy.

Nohu kobylky nebo čip počítače si pod skenovacím elektronovým mikroskopem mohli prohlédnout návštěvníci pracoviště na Slovance

Další ročník Noci vědců ve FZÚ se bude opět konat v příštím roce. Už se těšíme!

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Magnetic Shape Memory conquests microscopic world

12. Říjen 2017 - 14:20
SeminářPřednášející: Denys MusiienkoAfiliace: Material Physics Laboratory, Lappeenranta Univ. Tech., FinlandPondělí, 16.10.2017 11:00Oddělení magnetických měření a materiálůMísto konání: Přednáškový sál FZÚ, Pod Vodárenskou věží 1, Praha 8Jazyk: angličtina

Brief introduction to NiMnGa single crystalline samples preparation will be presented. Recent results on magnetic shape memory effect study on micrometer scale will be shown and discussed. In addition a short story about the fruits of collaboration will be told.

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Ceny Akademie věd za vynikající vědecké výsledky a popularizaci putují do Fyzikálního ústavu

6. Říjen 2017 - 9:31

Dne 4. 10. 2017 převzali významní vědci a vědkyně prestižní Ceny Akademie věd z rukou prof. Evy Zažímalové, předsedkyně Akademie věd. Mezi oceněnými byli i Dr. Lukáš Palatinus se svým autorským týmem a RNDr. Martin Ledinský, Ph.D., z Fyzikálního ústavu.

Krystaly jsou objekty složené z pravidelně se opakujících základních buněk, jejichž vnitřní strukturu je možné zkoumat difrakčními metodami. Ovšem strukturní analýza nanokrystalů, které jsou objekty na samotné hranici definice krystalu (obsahují alespoň v jednom rozměru maximálně několik desítek základních buněk), byla doposud nedořešenou výzvou. Právě touto problematikou se Dr. Palatinus a jeho spolupracovníci začali zabývat v roce 2009, kdy s podporou Fellowshipu J. E. Purkyně nastoupil do Fyzikálního ústavu.

Dr. Palatinus a jeho autorský tým. (Foto: Pavlína Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR.)

Klíčovým přínosem Dr. Palatinuse a jeho týmu byl vývoj algoritmu a programu pro detailní určení krystalové struktury, tzv. strukturního upřesnění, pomocí elektronových difrakčních dat. Dosud neexistovaly výpočetní postupy, které by tuto teorii dokázaly efektivně převést do výpočetních algoritmů. Dr. Palatinus takový algoritmus jako první na světě vyvinul a nyní je tak možné z elektronových dat získat výsledky blížící se svou přesností výsledkům klasické krystalografie.

Dr. Correa z týmu dr. Palatinuse přebírá cenu od dr. Fejfara, předsedy Vědecké rady AV ČR, a od prof. Zažímalové, předsedkyně AV ČR. (Foto: Pavlína Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR.)

Tím se otevírají nové možnosti pro výzkum struktur nanokrystalů s praktickými dopady pro řadu důležitých oborů. Završením výzkumu byla demonstrace přesnosti metody stanovením poloh atomů vodíku ve strukturách paracetamolu II a hydratovaného hlinitofosforečnanu kobaltnatého. Význam tohoto výsledku byl podtržen umístěním upoutávky na publikovaný článek na titulní stránce časopisu Science. Dr. Palatinus byl za svůj objev oceněn také cenou NF Neuron pro mladé vědce v březnu 2017.

Cenu předsedkyně AV ČR a Nadačního fondu Neuron za popularizaci vědy si vysloužil RNDr. Martin Ledinský, Ph.D., laureát Prémie Otto Wichterleho AV ČR za rok 2013. Martin Ledinský se dlouhodobě věnuje popularizaci fyziky a výsledků výzkumu prováděného ve Fyzikálním ústavu AV ČR v rámci projektu Otevřená věda. Pravidelně vystupuje na Veletrhu vědy a v rámci dní otevřených dveří svého vědeckého pracoviště, kde upoutal návštěvníky především hravými fyzikálními pokusy, které jsou u laické veřejnosti stále populárnější. Byl také jedním z hlavních prezentátorů na stánku Fyzikálního ústavu v rámci projektu Mikroskopie hrou, která byla doprovodnou popularizační akcí Mikroskopického kongresu, který se v roce 2014 konal v Praze. S přednáškami o Ramanově spektroskopii se také zapojil do projektu Science to go. Zájem o fyziku se snaží vzbudit přednáškami a pokusy mezi studenty středních a základních škol. Po vzoru nositele Nobelovy ceny Dana Shechtmana začíná s popularizací fyziky u dětí z mateřské školy „Lvíčata“ při ČVUT. Je také spoluautorem řady popularizačních článků o fotovoltaice a mikroskopech se skenující sondou.

Ve své práci se dr. Ledinský zaměřuje na mapování Ramanova rozptylu a fotoluminiscence v kombinaci s mikroskopií atomárních sil a zkoumá především nanostruktury založené na tenkých vrstvách a nanostrukturách křemíku, diamantu nebo organických polovodičů. Za jeho nejvýznamnější výsledek lze označit novou metodu určování krystalinity tenkých křemíkových vrstev, tedy rozhodujícího parametru pro použití v tenkovrstvých solárních článcích. Martin Ledinský je autorem nebo spoluautorem mnoha článků v recenzovaných mezinárodních časopisech a řady příspěvků na domácích i zahraničních konferencích. Byl klíčovým členem řešitelského týmu Centra základního výzkumu LC06040 Struktury pro nanofotoniku a nanoelektroniku a evropského projektu 7. rámcového programu PolySiMode.

Dr. Ledinský s prof. Evou Zažímalovou a dr. Janečkem, zakladatelem NF Neuron. (Foto: Pavlína Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR.)

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Z velmi vzdálených galaxií

22. Září 2017 - 9:35

Vědecké sdružení provozující astročásticovou Observatoř Pierra Augera v Argentině zveřejnilo 22. září 2017 zásadní vědeckou publikaci v prestižním časopise Science. V této práci jsou prezentovány experimentální důkazy toho, že částice kosmického záření s extrémně vysokými energiemi (milión krát vyššími, než jaké dokážeme připravit na největším pozemském urychlovači LHC) k nám přilétají ze zdrojů mnohem vzdálenějších než jakákoliv část naší Galaxie. Již od doby, kdy byla v 60. letech minulého století potvrzena existence částic kosmického záření s energiemi dosahujícími až několik joulů, si vědci kladli otázku, zda se zdroje těchto částic nacházejí v naší Galaxii nebo mimo ni. Padesát let stará záhada byla nyní vyřešena za pomoci částic se střední energií 2 jouly, zaznamenaných největší observatoří kosmického záření, jaká byla kdy postavena, což je právě Observatoř Pierra Augera. Jak bylo zjištěno, částic s tak velkou energií přilétá z jedné strany oblohy přibližně o 6 procent více než z protilehlé a směr tohoto přebytku se odchyluje o 120 stupňů od směru ke středu naší Galaxie.

Profesor Karl-Heinz Kampert z univerzity ve Wuppertalu, mluvčí Observatoře Pierra Augera, k objevu říká: „Nyní jsme výrazně blíže k vyřešení záhady původu těchto podivuhodných částic. To je pro astrofyziku otázka značného významu. Naše pozorování přinášejí přesvědčivý důkaz, že místa urychlení částic na tak velké energie se nacházejí mimo naší Galaxii.“ Profesor Alan Watson z univerzity v  Leedsu, emeritní mluvčí sdružení, se domnívá, že nový výsledek je „jeden z nejvíce vzrušujících, které jsme na Observatoři Pierra Augera získali, a navíc takový, který řeší problém, na nějž jsme se spolu s Jimem Croninem zaměřovali, když jsme před 25 lety společně navrhovali stavbu Observatoře.“

Umělcovo zpracování obrazu spršky kosmického záření dopadající do Čerenkovova detektoru na Observatoři Pierra Augera (credit: A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret).

Částice kosmického záření jsou jádra chemických prvků od vodíku (v tom případě jde o jednotlivé protony) po jádra železa. V oblasti energií nad 2 jouly je četnost jejich příletu nízká, jen v řádu 1 částice na kilometr čtvereční za rok, což odpovídá asi jedné částici na plochu fotbalového hřiště za století. Tak vzácné částice můžeme detekovat jen prostřednictvím spršek sekundárních částic – elektronů, hadronů, fotonů a mionů – které se produkují v interakcích s jádry atomů v zemské atmosféře. Takové spršky se šíří vzduchem téměř rychlostí světla a mají podobu jakéhosi disku či „talíře“ o průměru až několik kilometrů. Obsahují přes deset miliard částic. Na Observatoři Pierra Augera jsou částice z těchto spršek detekovány s využitím Čerenkovova záření, které vyprodukují v několika z 1600 detektorů rozmístěných na ploše 3000 čtverečních kilometrů v západní Argentině. Každý takový detektor obsahuje 12 tun vody, v níž se Čerenkovovo záření při průletu částic vytváří; pokrytá plocha odpovídá přibližně rozloze Karlovarského nebo Libereckého kraje. Časy příletů částic do jednotlivých detektorů se měří s vysokou přesností za pomoci systému GPS, což umožňuje určit směr příletu původní částice kosmického záření s přesností jednoho stupně.

Fyzikové na Observatoři Pierra Augera studovali více než 30 tisíc částic kosmického záření a odhalili anizotropii jejich směru příletu mířící do míst, kde se nachází relativně velké množství vzdálených galaxií. Statistická významnost pozorování je 5,2 standardní odchylky, to odpovídá pravděpodobnosti náhody přibližně 1 ku 5 milionům. Přestože tento objev jasně ukazuje na extragalaktický původ částic, konkrétní zdroje kosmického záření z něj vyvozovat nelze – ukazuje pouze na širší část oblohy, z níž částice pocházejí, neboť i při takto velkých energiích mohou být po cestě od zdroje k nám odkloněny magnetickými poli ve vesmíru až o několik desítek stupňů od jejich původního směru letu. Žádná z realistických konfigurací galaktického magnetického pole ovšem neodpovídá situaci, kdy by zdroje záření ležely v rovině Galaxie nebo v jejím středu, musí tedy být nutně extragalaktického původu.

V přírodě se vyskytují částice kosmického záření s ještě většími energiemi, než má většina částic využitých v této studii, některé až s energií dobře odpáleného tenisového míčku. Odchylky v letu těchto částic způsobené magnetickými poli jsou menší, a tak by směry jejich příletu měly lépe ukazovat na místa jejich původu. Takové částice jsou však ještě vzácnější a výzkumy snažící se odhalit jejich zdroje stále probíhají. Schopnost určit, o jaký druh částice jde, je v takovém výzkumu klíčová a právě tu výrazně zlepší probíhající modernizace Observatoře.

Na stavbě a provozu Observatoře Pierre Augera se podíleli a podílejí i čeští vědci téměř od samého začátku experimentu. Konkrétně jde o pracovníky Fyzikálního ústavu AV ČR, v. v. i., Univerzity Karlovy v Praze a Univerzity Palackého v Olomouci. Nejvýznamnějším českým příspěvkem ke stavbě Observatoře byla dodávka a instalace zrcadel pro více než polovinu dalekohledů fluorescenčního detektoru. Čeští vědci se však podílejí a i na dalších úkolech, jako je zajišťování provozu Observatoře, analýza dat především z hlediska hledání zdrojů kosmického záření a určování druhů přilétajících částic, ale i sledování průzračnosti atmosféry a dalších technických parametrů experimentu.

Tato publikace je již druhá práce Observatoře v časopisu Science, ta první byla na titulní stránce v listopadu roku 2007. Účast České republiky na Observatoři Pierra Augera je dlouhodobě podporována MŠMT ČR. V současné době se jedná o projekt velkých infrastruktur MŠMT ČR LM2015038 a EU-MŠMT CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001402. Analýza dat je podporována projektem MŠMT ČR LG15014.

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Mirek Maryško nás opustil.

13. Září 2017 - 15:20

V pátek dne 8. září zemřel Ing. Miroslav Maryško, CSc., bez jednoho měsíce padesát let zaměstnanec Fyzikálního ústavu. Po absolvování Fakulty slaboproudé elektrotechniky ČVUT byl nejprve zaměstnán ve Výzkumném ústavu sdělovací techniky, kde pracoval v oddělení zabývajícím se aplikacemi feritů v mikrovlnné technice. Hlubší zájem o základní fyzikální výzkum pak Mirka přivedl do oddělení feritů tehdy Ústavu fyziky pevných látek, kde byl v letech 1967-1971 řádným aspirantem, a od roku 1971 odborným, pak vědeckým pracovníkem. Od svého příchodu do oddělení feritů se věnoval studiu feromagnetické rezonance (FMR) zde připravovaných a zkoumaných materiálů. Prakticky vybudoval potřebnou aparaturu, jejíž podstatné vylepšení představoval nákup velkého elektromagnetu s vylepšenými parametry. Po mnoho let jím vedená skupina aktivně zkoumala širokou škálu oxidických materiálů v postupně rozšiřovaném oboru vlnových délek a Mirek se vedle experimentu zabýval i teorií FMR. Jeho příspěvky k této teorii jsou mezinárodně uznávány a přinesly mu řadu zahraničních kontaktů, jež později vedly k těsnější spolupráci.

Zásadní změnu jeho vědeckého zaměření a impuls k oživení jeho vědeckých aktivit způsobil nákup squidového magnetometru Fyzikálním ústavem v první polovině devadesátých let dvacátého století. Byl pověřen jeho uvedením do provozu, vybudováním experimentální skupiny k jeho obsluze a především tvorbou programu pro využití tohoto, v té době unikátního zařízení. To se mu podařilo ve velkém rozsahu a jeho příspěvek k získávání a interpretaci výsledků o magnetických vlastnostech nejrůznějších materiálů vedl k tomu, že se stal jako autor a spoluautor jedním z nejhojněji publikujících vědeckých pracovníků ústavu. Jeho spolupráce se neomezovala na skupiny a projekty z Prahy, resp. České republiky, ale byla široce rozkročena i do zahraničí.

Charakteristickým rysem Mirkovy povahy byl přátelský přístup ke spolupracovníkům, smysl pro humor a hluboký vztah k hudbě. Byl velmi dobrým klavíristou a vedle vážné hudby se zajímal i o hudbu jazzovou a mezi jazzovými hudebníky měl mnoho přátel a známých. V našich vzpomínkách zůstanou jeho četná klavírní vystoupení, jimiž obohacoval naše setkání při různých výročích, oslavách a přátelských besedách. Bude nám chybět nejen jako vynalézavý, spolehlivý a erudovaný vědecký partner, ale i jako přítel, který nikdy nezkazil dobrou náladu a bohatě k ní přispíval.

Jiří Hejtmánek
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Prototyp teleskopu CTA - SST-1M úspěšně pohlédl na nebe

12. Září 2017 - 15:06

Ve čtvrtek 31. srpna 2017 při testování v Ústavu jaderné fyziky Polské akademie věd (IFJ-PAN) v Krakově zaznamenal prototyp dalekohledu SST-1M (plánovaná součást budoucí observatoře Cherenkov Telescope Array - CTA) první události s vysokoenergetickými fotony přilétajícími z vesmírných zdrojů. SST-1M je navržen jako jeden z malých teleskopů CTA (SST – Small-Sized Telescopes), který detekuje vysokoenergetické fotony s energiemi od 1 do 300 TeV (teraelektronvoltů).

Po instalaci polské mechaniky teleskopu a zrcadlových segmentů dodaných českými pracovišti a po adjustaci optického systému olomouckými odborníky byla na sklonku srpna v Krakově instalována kamera dodaná Univerzitou v Ženevě. Bylo třeba otestovat elektroniku a prověřit bezpečnost provozu teleskopu v podmínkách místní atmosféry s vysokou vlhkostí.

Na instalaci kamery se můžete podívat zde:
https://youtu.be/WJzN9poS-Bw

Prototyp teleskopu SST-1M před instalací kamery

V noci z 31. srpna na 1. září se operátoři v Ženevě dálkově připojili k ovládání dalekohledu a začali sledovat dva zdroje emitující fotony gama (dvě černé díry) pomocí digitální kamery teleskopu. Během několika vteřin byly nastaveny souřadnice prvního zdroje a teleskop se přesunul do směru pozorování. I přes světlo Měsíce a parazitní světlo z města bylo pomocí kamery pořízeno více než 5 milionů záznamů událostí a 330 GB dat za méně než 1,5 hodiny prvního testovacího provozu.

Jednu z mnoha prvních zachycených událostí můžete sledovat zde:
http://www.isdc.unige.ch/~lyard/FirstLight/FirstLight_slowHD.mov

"I když je stále potřeba dodatečné ladění a musí proběhnout další hodiny provozu před tím, než bude možné jasně posoudit skutečný výkon a schopnosti teleskopu SST-1M, je to důležitý milník pro náš projekt a jeho členy, kteří pět let tvrdě pracovali na designu a laboratorním testování, aby dosáhli tohoto úspěchu ," uvedla profesorka Teresa Montaruli, vedoucí projektu SST-1M.

Prototyp teleskopu SST-1M po instalaci kamery

Tým teleskopu SST-1M tvoří pracovníci 12 institucí z 5 zemí (Česká republika, Irsko, Polsko, Švýcarsko a Ukrajina). Projekt je veden Ženevskou univerzitou (vedoucí projektu prof. T. Montaruli, projektový manažer Dr. D. della Volpe, elektronika M. Heller). Kontrolu kvality zajišťuje je M. Stodulská, IFJ-PAN. Za systém optiky teleskopu je zodpovědný český partner (SLO FZÚ AV ČR a UP Olomouc, vedoucí pracovní skupiny optiky M. Pech). Polští partneři navrhli a postavili montáž teleskopu, její ovládání a plně digitální elektroniku kamery (vyvinutou především Ing. K. Zietarou). Český partner zajišťuje optiku teleskopu a mj. dodává a testuje zrcadlové segmenty. Švýcarští partneři navrhli a realizovali mechaniku kamery a detekční systém založený na nové technologii využívané v astronomii vysokoenergetických fotonů gama - silikonových fotonásobičích (SiPMs).

SST-1M je jedním z trojice navrhovaných teleskopů SST, které jsou konstruovány a testovány pro instalaci na jižní observatoři CTA. Využívá zrcadlovou plochu o průměru 4 m (ohnisková vzdálenost 5,6 m) sestavenou z šestiúhelníkových segmentů. Kamera teleskopu (na obrázku vpravo) využívá přibližně 1300 pixelů citlivých na světlo v ultrafialové oblasti (SiPMs s časovým rozlišením řádově 500 pikosekund) pro konverzi světla na elektrický signál, který je pak digitalizován a zaznamenán.

Teleskopů SST bude na CTA více než všech ostatních typů teleskopů. Budou rozmístěny na ploše několika čtverečních kilometrů na observatoři na jižní polokouli (Chile - Paranal). Vzhledem k tomu, že spršky sekundárních částic generované vysokoenergetickými fotony gama (energie v rozmezí několika TeV až 300 TeV) produkují velké množství čerenkovského světla, postačí vybudovat dalekohledy s malou zrcadlovou plochou. Velké množství teleskopů SST rozložené na velké ploše zajistí CTA schopnost detekovat záření gama s vysokými energiemi.

Česká účast na projektu SST-1M

Odborníci z České republiky, konkrétně z Fyzikálního ústavu AV ČR (FZÚ), Společné laboratoře optiky UP Olomouc a FZÚ AV ČR (SLO) a z Univerzity Karlovy, se podílejí na vývoji teleskopu SST-1M již od roku 2015. Český partner byl přizván na základě předchozích zkušeností s podobnými projekty (Pierre Auger Observatory, CAT, CELESTE aj.) ke spolupráci na designu, testování, optimalizaci a budování tohoto typu teleskopu. Mgr. Miroslav Pech, Ph.D., je vedoucím skupiny odpovědné za celou optickou část tohoto teleskopu. Český tým dodává velké zrcadlové segmenty (vyráběné v laboratořích SLO Olomouc). Jsou to hexagonální skleněné segmenty potažené tenkou reflexní vrstvou optimalizovanou na ultrafialovou oblast elektromagnetického spektra. V ČR se dále provádějí optické simulace, optimalizace, navrhují a vytvářejí se podpůrné systémy a metody pro správnou funkci teleskopu. Vyvíjejí se nové postupy adjustace a kontroly pozic a orientace jednotlivých zrcadlových segmentů. ČR se také podílí na vývoji pointace a kontroly stability celého optického systému.

Účast ČR je zajištěna MŠMT ČR v rámci projektu velkých infrastruktur LM2015046 a EU-MŠMT CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001403. Další projekt MŠMT ČR LTT17006 podporuje nyní probíhající vědecké analýzy prvních dat prototypu.

Dušan Mandát, Petr Trávníček
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR se významně podílejí na zvýšení bezpečnosti jaderných reaktorů a prodloužení životnosti jaderného paliva

4. Září 2017 - 12:06

Výsledky výzkumu odborníků z Fyzikálního ústavu AV ČR, ČVUT a firmy Westinghouse představují novou metodu ochrany povrchu zirkoniových palivových prvků antikorozními polykrystalickými diamantovými (PCD) vrstvami připravenými metodou depozice z plynné fáze.

Zirkoniové palivové prvky pokryté PCD i vrstvami byly v roce 2017 vybrány firmou Westinghouse jako možní kandidáti na palivo odolné proti nehodám (Accident Tolerant Fuel) v komerčně provozovaných reaktorech po roce 2020. Od února 2017 je PCD testován v aktivním prostředí výzkumného jaderného reaktoru v norském Haldenu. Pokud všemi testy úspěšně projde, bude po roce 2020 pokrytí PCD vrstvami používáno jako ochrana proti korozi palivových prvků v jaderných reaktorech.

PCD pokrytí výrazně snižuje korozi zirkoniových palivových prvků nejen při havarijním zvýšení teplot do 1000 oC, ale i za standardních pracovních podmínek jaderného reaktoru. Vrstvy byly testovány po simulaci havarijních i standardních podmínek jaderného reaktoru na zařízeních ČVUT, VŠCHT Praha, FZÚ AV ČR, Karlsruhe Institute of Technology a Westinghouse Electric. Dlouhodobé testy v autoklávech laboratoří Westinghouse Electric ukázaly, že pokrytí PCD vrstvami sníží oxidaci oproti standardům o desítky procent. A právě výrazným snížením koroze obalu lze prodloužit dobu použití jaderného paliva, které se v současnosti odstraňuje z reaktoru především z důvodu nebezpečné koroze Zr slitiny. Z omezení koroze Zr slitin by tedy mohly plynout opravdu značné ekonomické a ekologické přínosy.

Na rozdíl od obvyklých způsobu antikorozní ochrany povrchů Zr slitin kompaktními vrstvami s minimální propustností, brání nehomogenní PCD vrstvy korozi Zr slitin komplexnějším způsobem. PCD se skládá se ze dvou odlišných fází uhlíku a to tvrdé diamantové a měkké grafitické. Jsou tedy pružné a zároveň pevné, díky čemuž vydrží teplotní zátěž v průběhu pracovního cyklu reaktoru. Kromě toho, že PCD vrstva brání přímému kontaktu Zr slitin s okolním prostředím, uhlík z PCD vrstvy proniká do podkladového materiálu a s komplikuje korozní proces.

Vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR, firmy Westinghouse a Fakulty strojní ČVUT začali pracovat na zcela novém a úspěšném způsobu ochrany palivových prvků v roce 2013. V březnu 2015 jim byl udělen český patent a zároveň byla zaregistrována aplikace v mezinárodní databázi PCT. V roce 2016 byly podány přihlášky u patentových úřadů EU, USA, Japonska a Jižní Koreje.

Reference

[1] Scientific Reports/Nature Publishing Groups Scientific Reports 7, Article number: 6469 (2017) „Nanocrystalline diamond protects Zr cladding surface against oxygen and hydrogen uptake: Nuclear fuel durability enhancement“, https://www.nature.com/articles/s41598-017-06923-4,
[2] Applied Surface Science 359 (2015) 621-628 Thin polycrystalline diamond films protecting Zirconium alloys surfaces: from technology to layer analysis and application in nuclear facilities,
[3] J. Mater. Process. Technol. 214 (2014) 2600 - 2605: Nanosized polycrystalline diamond cladding for surface protection of zirconium nuclear fuel tubes.

Irena Kratochvílová
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ