Naukowcy z UMK opracowali nowatorską metodę badań. Pozwala działać w ekstremalnych temperaturach

Za opracowaniem stoi zespół fizyków pod kierownictwem prof. Piotra Wcisło z Instytutu Fizyki UMK. Wyniki badań opublikowano w międzynarodowym czasopiśmie naukowym "Measurement".

Jedną z metod badań w fizyce i nie tylko jest zastosowanie światła laserowego. Pozwala ono określić właściwości cząsteczek. W trakcie badania, w specjalnym urządzeniu, promień wielokrotnie odbija się między zwierciadłami, co pozwala wykrywać nawet bardzo słabe sygnały. To bardzo dokładna metoda, umożliwiająca naukowcom pozyskanie informacji, niemożliwych do uzyskania innymi drogami.

Problem pojawia się jednak, gdy pomiary trzeba przeprowadzić w bardzo niskiej temperaturze. Urządzenia chłodzące wywołują drgania i niewielkie zmiany temperatury, które zakłócają pracę niezwykle czułej aparatury. To z kolei może spowodować, że wyniki nie będą tak precyzyjne, jak w sytuacji, gdy drgania byłyby wyeliminowane.

Tego właśnie dokonali naukowcy z UMK. Opracowane przez nich rozwiązanie polega na oddzieleniu urządzenia chłodzącego od miejsca, w którym prowadzone są pomiary. Komorę badawczą umieszczono około dwóch metrów od chłodziarki. Oba elementy połączono specjalnymi miedzianymi prętami i elastycznymi taśmami.

Taka konstrukcja pozwala utrzymywać ekstremalnie niską temperaturę, a jednocześnie ogranicza drgania, które mogłyby zafałszować wyniki badań.

- Ta niezwykle czuła technika wykorzystuje światło laserowe do precyzyjnego badania właściwości cząsteczek. Wyzwaniem technologicznym było ograniczenie wpływu drgań mechanicznych i wahań temperatury generowanych przez chłodziarkę kriogeniczną - wyjaśnia mgr inż. Kamil Leon Sołtys, jeden z autorów publikacji naukowej.

Dzięki opracowanemu rozwiązaniu po raz pierwszy udało się zastosować tę technikę laserową w temperaturze poniżej minus 268 stopni Celsjusza.

Nowa aparatura umożliwia naukowcom dokładniejsze badanie zachowania cząsteczek w ekstremalnych warunkach. Pozwala również sprawdzać, czy wyniki eksperymentów zgadzają się z teoriami opisującymi oddziaływanie światła z materią.

Toruńscy fizycy wykorzystali już swoje rozwiązanie do badań wodoru. Sprawdzali między innymi, w jakich warunkach występuje on w różnych stanach fizycznych oraz jak szybko zachodzą przemiany między jego dwiema odmianami.

Opracowany układ może również pomóc w doskonaleniu metod pomiaru temperatury, ciśnienia i stężenia substancji. Ma to znaczenie w badaniach naukowych, w których nawet najmniejsze odchylenia mogą wpływać na uzyskiwane wyniki.

Autorami publikacji naukowej są: mgr inż. Kamil Leon Sołtys, dr inż. Michał Słowiński, mgr inż. Marcin Makowski, mgr inż. Bogdan Bednarski, mgr Kamil Stankiewicz, inż. Paweł Olejarczyk, dr Szymon Wójtewicz, prof. dr hab. Daniel Lisak, dr hab. Mariusz Piwiński, prof. UMK, oraz prof. dr hab. Piotr Wcisło. Wszyscy są związani z Instytutem Fizyki UMK w Toruniu.