English

Ortvay kollokvium - 2012 tavasz - absztrakt

2011.12.15.| Mindenkinek ajánljuk

2012. január 19. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Kövesi-Domokos Zsuzsa (Johns Hopkins University, Baltimore, MD):

 

"Kozmikus sugárzás extrém energiákon"

/Székfoglaló előadás az Eötvös Loránd Fizika Társulat tiszteletbeli tagjaként/ 

 

Kivonatos ismertetés:

100 éve annak, hogy Victor Hess (osztrák-magyar majd amerikai fizikus) felfedezte a kozmikus sugárzást. Hosszú évtizedeken keresztül a természet gyorsítói adták a nagy energiájú részecske nyalábokat a részecskefizikai kutatáshoz egészen az első laboratóriumi gyorsítók építéséig. Az asztrofizikai kutatásban szerepük továbbra is fontos maradt. Az utóbbi évtizedekben épült új tìpusú detektorok lehetővé tették az extrém nagy energiájú (1 EeV = 1018 eV) kozmikus részecskék megfigyelését. Ezek között a legjelentősebb az AGASA (felületi detektor), a HiRes (nagy felbontású fluoreszcens detektor) és az Auger Obszervatórium (hibrid) a déli féltekén. Mindhárom jelentős előrelépést hozott az energiaeloszlás és az anyagi összetétel mérésében. Egyidejűleg vitatott kérdések sora vár válaszra a légizápor-modellezéstől a jelentősen eltérő anyagi összetétel adatok értelmezéséig, és, hogy hol vannak a forrásai ezeknek az extrém energiájú részecskéknek. Ezek a problémák fordìtották csoportunk kutatását az új kozmikus adatok felé. Célunk, hogy a Standard Modell gyorsìtók által igazolt határait túllépve keressük az „új fizika" jeleit. A legközelebbi évtizedben a továbbfejlesztett detektorok (például az Auger), a tervezett északi Auger, a remélhetőleg megépülő űrdetektorok és a világűrből jövő neutrinó-, kozmikus- és gamma-részecske-adatok együttes analízise nagyon sok asztrofizikai kérdésre adhat választ és hasznos célzást a részecskefizika kiterjesztésére olyan magas energiákra, amelyeket a jelenlegi legnagyobb gyorsító (LHC) sem ér el.

2012. február 9. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Kálmán Péter (BME, Fizikai Intézet, nyugdíjas):

"Alacsony energiás magreakciók szilárdtest környezetben"

Kivonatos ismertetés:

A hidegfúzióról több mint két évtizede megjelent első közlemények felkavarták a tudományos közvéleményt, mivel abban a formában, ahogy először megjelentek nem bizonyultak tudományosan helytállónak. Mégis mindezek és a gyorsítókkal végzett alacsonyenergiás dd reakciónál szilárdtest (deuterizált fém) targetek esetén tapasztalt anomáliák olyan elméleti munkákat indítottak el, amelyek a szilárdtest környezetnek, ezen belül is a fémekben lévő töltött részeknek (elsődlegesen az elektronoknak) az alacsonyenergiás magreakciókat módosító hatását boncolgatják.

Ebben az előadásban a probléma felvázolása, majd a taszító Coulomb kölcsönhatás alacsonyenergiás magreakciók esetén játszott hátráltató szerepének áttekintése után azzal foglakozunk, hogy a környezettel történő Coulomb kölcsönhatás mennyiben segítheti az alacsonyenergiás magreakciókat.

Az alacsonyenergiás magfolyamatok hatáskeresztmetszetének exponenciális energiafüggését alapvetően meghatározza az un. Coulomb-faktor. A perturbáció számítás másodrendjében a Coulomb-faktor drasztikus növekedése teszi lehetővé azt, hogy az elektronok és a nehéz, pozitív töltésű részecskék által asszisztált magreakciók jelentősen nagyobb rátával menjenek végbe, mint az elsőrendű reakciók, amelyek rátája gyakorlatilag megfigyelhetetlen. (Az egyes folyamatokat konkrét példákkal szemléltetjük.) A Coulomb faktor drasztikus növekedése számottevő rátájúvá tesz még olyan harmad- és negyedrendű folyamatokat is, amelyeknek rezonancia-szerű jellemzői is vannak. A rezonancia-szerű viselkedés ezen folyamatok rátáinak további növekményét okozza. Mindezek alapján kijelenthetjük, hogy sok eddig megfigyelhetetlen rátájúnak gondolt alacsonyenergiás magfolyamat szilárd test környezetben megfigyelhető rátájúvá válik. Az alacsonyenergiás magfolyamatokkal - ezen belül a hidegfúzióval - kapcsolatos tisztázatlan problémák lehetséges magyarázatával zárjuk az előadást.


2012. február 16. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Csabai István (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája tanszék):

"A gyorsulva táguló Univerzum - Fizikai Nobel-díj 2011"

Kivonatos ismertetés:

A 2011-es fizikai Nobel-díjat Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt és Adam G. Riess kapták szupernóvákon végzett kozmológiai méréseikért. Már a múlt század során Edwin Hubble és később mások által végzett észlelésekben kimutatták, hogy a galaxisok nagyjából a köztük lévő távolsággal arányos sebességgel távolodnak egymástól. Erre alapozva az általánosan elfogadott modell szerint az Univerzum az Ősrobbanás során egy (közel) szinguláris pontból keletkezett és azóta tágul. A tágulás rátája sokáig vitatott - mérések híján leginkább filozófiai - kérdés volt. Az Einstein egyenleteken alapuló, általánosan elfogadott nézet szerint a tágulás lassulását várták, de a Nobel-díjjal jutalmazott észlelések meglepő eredménnyel zárultak: az Univerzum gyorsulva tágul. Előadásomban elmondom a felfedezés hátterét, kitérek a különböző mérési módszerekre, azok nehézségeire és vázolom az eredményekre épülő kozmológiai standard modellt.  


2012. február 23. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Gránásy László (MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont):

"Homogén és heterogén kristály nukleáció  atomisztikus fázismező elmélete"

Kivonatos ismertetés:

Az alkalmazott atomisztikus fázismező elmélet nem egyéb, mint egy, a klasszikus részecskékre vonatkozó, egyszerűsített dinamikus sűrűség funkcionál technika. Ennek keretében tárgyalom a túltelített folyadékban történő kristály nukleáció szerkezeti aspektusait, úm. a kolloid rendszerekben megfigyelt amorf prekurzor kialakulását és tulajdonságait [1] ill. a rácsállandó eltérés hatását a túltelített folyadékban lebegő idegen kristályos részecskék által indukált fagyás folyamatára [2]. Utóbbi területen elvégzett vizsgálataink arra utalnak, hogy a Greer és munkatársai által kidolgozott szabad-növekedés-kontrollált mechanizmus [3] csak akkor működik nanoszemcsékre, ha a kristály-folyadék határfelület atomi skálán durva.

Irodalom:

[1] G.I. Tóth, T. Pusztai, G. Tegze, G. Tóth, L. Gránásy, Phys. Rev. Lett. 107, 175702 (2011).

[2] G.I. Tóth, G. Tegze, T. Pusztai, L. Gránásy, Phys. Rev. Lett. 108, 025502 (2012).

[3] A.L. Greer et al. Acta Mater 48, 2823 (2000).

 


2012. március 1. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Gyürky György (MTA Atommagkutató Intézet):

"Kísérleti nukleáris asztrofizikai kutatások a debreceni Atommagkutató Intézetben"

Kivonatos ismertetés:

 

A debreceni ATOMKI nukleáris asztrofizikai kutatócsoportja a téma számos részterületén végez kísérleteket. Ebben az előadásban a két legfontosabb kutatási témát mutatom be röviden. Az asztrofizikai p-folyamat a nehéz protongazdag izotópok szintézisének folyamata, melynek jobb megértéséhez ismerünk kell a folyamatban résztvevő magreakciók hatáskeresztmetszeteit. A European Research Council Starting Grant pályázata által is támogatott kutatómunka során proton- és alfa-indukált magreakciók hatáskeresztemetszeteit mérjük az ATOMKI gyorsítóival. A másik jelentős téma a LUNA nemzetközi együttműködésben való részvételünk. Ebben az együttműködésben a világon jelenleg egyedülálló földalatti gyorsítóval vizsgáljuk főként a csillagok hidrogénégési folyamatai szempontjából fontos magreakciókat. Egy-két példán keresztül bemutatom ennek az együttműködésnek a jellegzetességeit.

2012. március 8. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Ercsey Ravasz Mária (Babes-Bolyai University, Cluj-Napoca):

"Turbulenciák optimalizálási feladatokban"

Kivonatos ismertetés:

Valós fizikai rendszerek hihetetlen gyorsasággal képesek saját energiájukat minimalizálni. Hogyan használhatnánk dinamikus rendszereket számunkra hasznos feladatok megoldására? Hogyan jelentkezik diszkrét optimalizálási feladatok nehézsége folytonos idejű dinamikus rendszerekben? Az előadás során NP-teljes korlátozás kielégítési feladatokkal folglalkozunk. Ezek tulajdonsága, hogy digitális számítógépeken nem oldhatók meg hatékonyan: a megoldáshoz szükséges idő a feladatok méretével exponenciálisan nő. Kimutatjuk, hogy megoldhatók olyan determinisztikus differenciál egyenletekkel, amelyek attraktorai megfelelnek a feladat megoldásainak. A korlátozások számát növelve a feladatok nehézsége a dinamikában tranziens káoszként jelentkezik. Analitikus és szimulációs eredmények azt mutatják, hogy a rendszer a legnehezebb feladatokban is megtalálja a megoldást anélkül, hogy lokális minimumokba ragadna be. Mint kiderül, folytonos idejű rendszerekben a feladatok komplexitását is másképp kell értelmezni. A digitális számítógépekkel ellentétben energia befektetéssel időt nyerhetünk: exponenciálisan nagy energia fluktuációk árán az NP-teljes feladatok is megoldhatók polinomiális folytonos időben.


2012. március 22. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Szolnoki Attila (MTA TTK MFA):

"Játékelméleti kérdések - fizikus válaszok"

Kivonatos ismertetés:

Meglepően széles körből lehet példákat találni olyan rendszerekre, ahol a szereplők kölcsönhatását a játékelmélet formalizmusával lehet megragadni. Ha nem is ,,az atomoktól a csillagokig'', de a vírusoktól, a baktériumokon át a humán társadalomig, biztosan. Ha ezeknél a rendszereknél nem hanyagoljuk el azokat a nehezítő körülményeket, hogy pl. térben strukturáltak, akkor a kollektív viselkedésből fakadóan olyan új megoldások is felléphetnek, amik az analitikusan kezelhető egyszerűbb megoldásokból leszűrhető képnek ellentmondanak. A felbukkanó mintázatok elemzésében, pl. doménnövekedés, határfelület stabilitásának a vizsgálata, már a fizikus tapasztalatok is hasznosak lehetnek. Az előadás ilyen illusztrációk bemutatására vállalkozik.


2012. március 29. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «
Dávid Gyula (ELTE, Atomfizika Tanszék)

"Grafén és a három P"

Kivonatos ismertetés:
A grafén (más, mostanában sokat vizsgált nanorendszerekkel együtt) komoly jelölt a jövő elektronikája csodaanyagának szerepére, emellett számos más alkalmazási lehetőségét is felvetették. Ez az izgalom nem utolsósorban újszerű transzport-tulajdonságainak köszönhető. Ezek mérésével, paraméterfüggésük feltérképezésével a kísérleti csoportok intenzíven foglalkoznak, az elméleti nanofizika pedig igyekszik olyan számolásra alkalmas modelleket találni, amelyek viszonylag egyszerű Hamilton-operátora alapján a rendszerek mért tulajdonságai leszármaztathatók, magyarázhatók. A transzportjelenségek leírásának általános hátterét a Kubo-formula jelenti, de elég sok elméleti vizsgálatra és matematikai trükkre van szükség ahhoz, hogy a gyakorlatban is használható eredményeket származtassunk belőle. Csoportunk évek óta foglalkozik a Kubo-formula alapján a transzportjelenségek egységes elméleti leírásával, a különböző jelenségek (egyenáramú és optikai vezetőképesség, sörétzaj, Zitterbewegung) közti kapcsolatok feltárásával. Legutóbbi munkánkban a kétrétegű grafén viszonylag realisztikus, topológiai fázisátalakulást is mutató, torzított rácsú modellje alapján adtunk egzakt, analitikus kifejezést a minimális vezetőképesség Novoselov (a grafén felfedezője) csoportja által megmért minimális vezetőképességére. Az ehhez szükséges kulcsszavak (akárcsak a vektorszámításban): projektorfelbontás és paraméterezés. 

2012. április 12. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «
Mark G. Jackson (Lorentz Institute for Theoretical Physics, Leiden, The Netherlands):

"Effective Field Theory in Inflation"

Kivonatos ismertetés:

Although the observed CMB is at very low energy, it encodes ultra high-energy physics in spatial variations of the photon temperature and polarization fluctuations. This effect is believed to be dominated by the initial quantum state of the Universe. I will describe the first theoretical tools by which to construct such a state from fundamental physics. One can then use this technique to reliably calculate corrections to the power spectrum, non-Gaussianity, etc from high-energy physics. We may soon be able to compare these predictions against experiment, allowing one to rule out classes of quantum gravity models. Now is the critical time to undertake such investigations, with a number of ongoing and planned experiments such as Planck and CMBPol/Inflation Probe poised to collect a wealth of precision data. 

2012. április 19. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «
Varga Imre (BME, Fizikai Intézet):

"Multifraktál állapotok az Anderson-féle fém-szigetelő átalakulásnál"

Kivonatos ismertetés:

A rendezetlenség hatására a nem-kölcsönható elektronok viselkedése hirtelen megváltozhat: fém-szigetelő átmenet jöhet létre magasabb dimenzióban. Ezt az átalakulást P. W. Anderson 1958-ban jósolta meg és ez a probléma azóta is a szilárdtest fizika egyik sokat vizsgált területe. A fémes rendszerekben az elektron állapotok kiterjedtek lehetőséget adva elektromos illetve hővezetésre. A szigetelőkben viszont az erősen lokalizált elektronok legfeljebb ú.n. "hopping" típusú vezetésben vehetnek részt. Éppen az átalakulás körül az rendszer állapotai mindkét oldal tulajdonságainak egy különleges keverékét hozzák létre, amit csak multifraktál analízis segítségével tudunk leírni. Előadásomban az Anderson-féle fázisátalakulásról illetve a kritikus pontban megjelenő multifraktál állapotokról valamint ezen komplex állapotok jelenlétének következményeiről fogok számot adni. 


2012. április 26. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «
Guido Burkard (Department of Physics, University of Konstanz, Germany):

"Spin and valley control in graphene and carbon nanotubes"

Kivonatos ismertetés:

Carbon has emerged as an interesting material for coherent spin physics and spin qubits, due to both the low concentration of nuclear spins and relatively weak spin-orbit coupling. However, the localization of electrons in quantum dots in graphene is a non-trivial task due to the absence of a band gap and the related effect of Klein tunneling [1]. However, the vicinity of the valence band also offers interesting possibilities, e.g. for non-local spin coupling [2]. Interestingly, electrons in carbon-based quantum dots comprise a degree of freedom in addition to spin: The existence of two Dirac cones in the graphene band structure leads to the valley degree of freedom which can be coherently manipulated with oscillatory fields in a similar way as the spin in electron spin resonance (ESR). We describe this electron valley resonance (EVR) and its detection in a transport measurement [3]. The valley degeneracy also enters the hyperfine interactions with remaining 13C nuclear spins as well as non-magnetic atomic impurities and plays an important role in the spin-valley blockade effect in double quantum dots formed in a carbon nanotube [4].

 

[1] B. Trauzettel, D. Bulaev, D. Loss, and G. Burkard, Nature Phys. 3, 192 (2007).

[2] M. Braun, P. R. Struck, and G. Burkard, Phys. Rev. B 84, 115445 (2011).

[3] A. Pályi and G. Burkard, Phys. Rev. Lett. 106, 086801 (2011).

[4] A. Pályi and G. Burkard, Phys. Rev. B 80, 201404 (2009); ibid. 82, 155424 (2010). 


2012. május 3. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

 
Zaránd Gergely (BME, Fizikai Intézet):

"A sörét zajtól a kvantum zajig"

Kivonatos ismertetés:

Általában egy áramkör zajára úgy gondolunk, mint valamilyen kellemetlen környezeti hatásra, amely nehezíti az életünket. A zaj spektrum azonban fontos információt is hordoz. Ehhez az információhoz nem könnyű hozzáférni, de az utóbbi évek technológiai fejlődése ma már lehetővé teszi, hogy akár a kvantum tartományban (nagy frekvenciákon) is tanulmányozzák parányi áramkörök zaját fontos információkat nyerve belőle.  


2012. május 17. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

 
Varga Dezső (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék):

"Gáztöltésű részecskefizikai detektorfejlesztés ELTE - Wigner FK - CERN együttműködésben"

Kivonatos ismertetés:

A modern részecskefizikai detektorrendszerek három technológiai megközelítésre épülnek, optimálisan kombinálva a félvezető típusú, a gáztöltésű és a fénykeltésen (látható vagy UV) alapuló eszközök tulajdonságait. A gáztöltésű eszközök előnyei a jó (de nem kiváló) helyfelbontás, az alacsony ár, illetve a kis tömeg -- ez utóbbi alacsonyan tartja a másodlagos kölcsönhatások által okozott hátteret. A klasszikus proporcionális gáztöltésű detektorok alapja egy vagy több vékony szál, melynek közelében sokszorozódnak a mérendő részecske által keltett elektronok.

A gáztöltésű detektorok fejlesztése reneszánszát éli -- negyven évvel a proporcionális kamra feltalálása és húsz évvel a találmány Nobel-díjjal való jutalmazása után. Technológiailag lehetséges olyan finomstruktúrás elektróda-elrendezéseket készíteni, amivel a vékony szál alkalmazása miatti geometriai megkötések megkerülhetők. Az előadás áttekinti a főbb típusokat és ezek előnyeit, nehézségeit.

 A finomstruktúrás detektorok fejlesztésére alakult meg a CERN RD51 kollaborációja, melynek az ELTE és a Wigner intézet is alapító tagjai. REGaRD nevre keresztelt kutatócsoportunk CERN-es (ALICE VHMPID, NA61) kísérletekhez, valamint környezetfizikai és orvosi alkalmazásokhoz készít innovatív technológiákra épülő gáztöltésű részecskedetektorokat. 


2012. május 24. , csütörtök, 15 órakor printer.jpg «

Alan A. Watson (School of Physics and Astronomy, University of Leeds):

"Cosmic Rays: Then, Now and the Future - from the ionisation of air to beyond the LHC"
/Jánossy-Marx memorial lecture/

Kivonatos ismertetés: 
The study of cosmic rays has been generous to many disciplines, including particle physics, carbon dating and radio astronomy: it has thus had scientific and societal impact. They were discovered in 1912 as a result of the efforts by some of the most distinguished scientists of that era who were puzzled by their inability to explain the discharge of ionisation chambers. I will describe some of the early work that led, inter alia, to the discovery of the positron, the muon and the first strange particles and thus to the birth of particle physics. In 1938 it was found that showers of particles that arrive at the earth simultaneously are produced by primary cosmic rays of ~1015 eV, about 105 times more energetic than any particles that had been contemplated before. I will discuss how study of these showers has led to the discovery of cosmic rays of energies as great as 3⨯1020 eV, challenging our understanding of where and how they can be created. Data from the Pierre Auger Observatory, the largest cosmic-ray detector ever built, is now being used for astrophysical studies and to give glimpses of some hadronic physics at centre-of-mass energies more than 4 times greater than are accessible at the LHC.