Umělá inteligence a strojové učení se čím dál častěji využívají ve fyzice při řešení různých úloh jako třídění dat, předpovídání vývoje dynamických systémů až po formulace nových teorií. Stále však zůstává otázkou, jak přesné a všeobecné jsou tyto metody a kdy jim můžeme důvěřovat. Náplní této stáže bude studium metod strojového učení a jejich aplikace při řešení rozličných problémů ve fyzice. Studenti se naučí, jak naprogramovat jednoduché učící se modely, a budou zkoumat jejich využití a limity při studiu zajímavých fyzikálních problémů.

Ve vnitřních vrstvách ledových obrů, tj. planetách velikosti Uranu a Neptunu, panují extrémní podmínky - vysoké teploty a tlaky, které jsou blízké stavu hmoty, která se označuje anglickým termínem warm dense matter. Ledové obří planety se skládají z vody, metanu a amoniaku. Avšak za tlaků a teplot, které panují ve vnitřních vrstvách jejich atmosfér, se tyto látky nacházejí v jiných stavech a skupenstvích než jaké známe ze Země. Tyto látky se nacházejí například v supraionizovaném ledu, anebo metan může krystalizovat do struktur složených z atomů uhlíku, takže na Neptunu může padat déšť, jehož "kapky" tvoří diamanty. Jak ale toto všechno víme? Použijeme-li laser o vysokém špičkovém výkonu, můžeme vzorek materiálu - led, voda, amoniak, atd. - stlačit a ohřát až na tlaky a teploty, jaké panují uvnitř těchto planet. Z pozorovaných vlastností pak zjistíme, co se může dít pod z vesmíru viditelným povrchem ledových obrů.

Warm dense matter představuje stav hmoty vystavené extrémním podmínkám vysoké teploty (několik stovek až tisíc Kelvinů) a hustoty (hustota pevné látky až stovky g/cm3). Obecně se předpokládá, že warm dense matter se nachází v jádrech obřích plynných planet, hnědých trpaslíků či malých hvězd. Warm dense matter se také vytváří v raných fázích inerciální laserové fúze během přechodu pevné látky – ablátoru – do plazmatu. Experimentálně v laboratoři je možné ji vytvořit ozářením hmoty laserovými svazky, svazky nabitých částic, zejména těžkých iontů, nebo svazky rentgenového záření. Avšak takto ozářená látka se nachází ve stavu warm dense matter často pouze do doby, než se látka začne vypařovat či měnit v plazma, což nastává na pikosekundových časových škálách, proto je důležité warm dense matter studovat pomocí ultrarychlých sond. Přechod látky do stavu warm dense matter a objevující se strukturální změny je možné studovat pomocí měkkého rentgenového záření metodami XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) a EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure). Tyto metody jsou založeny na rentgenové absorpční spektroskopii s ultravysokým rozlišením, kdy se ve spektru záření objeví charakteristické znaky elektronových přechodů pro daný materiál, jeho aktuální stav (struktura či průběh fázových přechodů) a jeho chemické okolí. Proto je pomocí těchto metod relativně snadné studovat vlastnosti látky při vysokých teplotách (deseti tisíce Kelvinů) a tlacích (až tisíce Mbar).

Slitiny s tvarovou pamětí se vyznačují existencí vysoko- a nízkoteplotní fáze oddělené martenzitickým fázovým přechodem. Cílem práce je zkoumat vlastnosti jednotlivých fází z hlediska jejich elasticity a vlivu krystalové struktury na morfologii povrchu tenkých vrstev. Studenty čeká nejprve úvodní série přednášek na téma elasticita materiálů a její zkoumání prostřednictvím ultrazvukových metod. Poté bude následovat samostatná práce na výrobě vzorků a charakterizace metodou rezonanční ultrazvukové spektroskopie v širokém intervalu teplot. Ke studiu povrchu vrstev bude sloužit interferometrie v bílém světle, mikroskop s Nomarskiho kontrastem a měření změn odrazivosti laserem. V průběhu práce by studenti měli porozumět souvislosti změn elasticity slitin s tvarovou pamětí s přeměnou krystalové struktury a prostudovat morfologii povrchů ovlivněných mikrostrukturními změnami.