Sekce fyziky elementárních částic

se zabývá výzkumem v oblasti částicové (subjaderné) fyziky, který začal u nás na počátku padesátých let účastí českých fyziků v mezinárodních projektech studujících kosmické záření pomocí jaderných emulzí. Od poloviny šedesátých let byly po dvě desetiletí těžištěm činnosti fyziků z  FZÚ  experimenty s pomocí bublinových komor v CERN a v Serpuchově.

Nové možnosti se pro naši fyziku částic otevřely při přípravě detektorů pro urychlovače  HERA  v  DESY  a  LEP  v  CERN . Objem informací pocházejících ze srážek částic stimuloval vývoj důmyslných víceúčelových detekčních systémů. Přispěli jsme k vývoji a konstrukci kalorimetru s kapalným argonem a tzv. "spaghetti" kalorimetru pro experiment  H1  na urychlovači  HERA . Účast v experimentu  DELPHI  v  LEP  byla klíčová pro přijetí České republiky do  CERN  v roce 1993.

Model detektoru ATLAS
pro tzv. "Large Hadron Collider"
v CERN

V současné době se podílíme na třech velkých experimentech: H1  v  DESY ,  D0  ve  FERMILAB  a  ATLAS  v  CERN . V prvních dvou spolupracujeme na provozu a údržbě detektoru a fyzikální analýze dat. Náš příspěvek k experimentu  ATLAS  na  urychlovači  LHC  v  CERN , jenž má být spuštěn v roce 2007, se týká řady oblastí: návrhu detektorů, jejich testování a výroby, sběru dat, vývoje softwaru (zvláště v rámci mezinárodního projektu  DATAGRID ) a přípravy fyzikálního programu.

Vedle výzkumu využívajícího urychlovače se účastníme i mezinárodního projektu  Observatoř Pierra Augera , který je zaměřen na výzkum nejenergetičtější složky kosmického záření. Spolupracujeme se  Společnou laboratoří optiky  a zaměřujeme se na počítačovou simulaci spršek kosmického záření a na fyzikální analýzu získaných dat. Experimentální program sekce se opírá o zařízení a personál laboratoře polovodičových detektorů, která spolupracuje s českou elektronickou firmou  TESLA Sezam .

Testování detektoru
v  laboratoři
pro  polovodičové detektory

Atmosférická mnohokanálová tryska

Pohled na laser COIL

Sekce optiky

byla založena v roce 1990. První z jejích dvou hlavních výzkumných směrů se zabývá teoretickým a experimentálním výzkumem kvantové statistiky nelineárních optických jevů, kvantovou interferencí, korelacemi a nelokálností spolu s kvantovou kryptografií. Byl též vyvinut nový druh rentgenových monochromátorů pro 3. a 4. generaci zdrojů synchrotronového záření. Druhým nosným směrem je příprava a výzkum tenkých vrstev. Jedná se o různé druhy nanokompositních vrstev, slitin a vícevrstvých struktur. Vedle klasických depozičních technologií jako je depozice fyzikální nebo chemická ( PVD , CVD ) či magnetronové naprašování, jsou používány i jejich upravené kombinace. Například pro rychlou depozici vysoce orientovaných vrstev se složitou stechiometrií byl postaven a použit nový  UHV  plasmový reaktor s dutou katodou. Vyvinuta byla původní nízkoteplotní metoda využívající mnohokanálového bariérového výboje při atmosférickém tlaku pro pokrytí velkých povrchů.

Sekce výkonových systémů

má několik laserových programů. Výkonový jódový laser  PERUN  z počátku osmdesátých let a jeho terawattový následovník  PALS  z přelomu tisíciletí vytvořily základnu pro studium interakcí laserového záření s hmotou. Laserový paprsek soustředěný na terč generuje horké a husté "laserové plazma", které slouží především jako zdroj měkkého rentgenového záření ( XUV ) a vysoce nabitých iontů. Studium odezvy materiálu na impulsy  XUV  sleduje nejen možnosti využití ablace v  nanotechnologiích či testování optických komponent při těžké zátěži zářením, ale i aplikace za hranicemi fyziky. Tak například zobrazení živých objektů rentgenovou kontaktní mikroskopií překonává leckdy možnostmi i kvalitou snímky z elektronové mikroskopie. 

Pro uživatele standardním zařízením se stal náš  XUV  laser se světově nejvyšší zářivostí. V saturovaném režimu s polootevřeným rezonátorem a  Zn  terčem byl využit například k interferometrickému studiu supravodivých povrchů v silných elektrických polích. Laserem generované rázové vlny slouží výzkumu vlastností materiálů při ultravysokých tlacích. Supersonický chemický kyslíko-jódový laser ( COIL ) kilowattové třídy s průtočným generátorem singletového kyslíku je vyvíjen pro celou řadu technologických aplikací, pokračuje i základní výzkum jeho plnění jódem. Vybudováním  laboratoře  SOFIA  s hybridním uspořádáním byl zahájen program generování femtosekundových impulsů až petawattových výkonů.