English

Ortvay Kollokvium - 2013 tavasz - absztrakt

2013.02.05.| Mindenkinek ajánljuk

2013. február 14. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Csordás András (ELTE, Komplex Rendszerek Fizika Tanszék)

"Csapdázott ultrahideg Fermi-gázok"

Kivonatos ismertetés:

Csapdázott, ultrahideg gázokkal az első nagy áttörés 1995-ben történt: Ekkor sikerült atomok gázával mágneses csapdában egy kvantum-fázisátalakulást, a Bose-Einstein kondenzációt kísérletileg létrehozni. A kísérleti technikák nemcsak bozonok, hanem fermionok hűtését is lehetővé teszik akár extrém alacsony hőmérsékleteket is el lehet érni. Fermionokkal bizonyos körülmények és alacsony hőmérséklet esetén a Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) elméletből ismert szuperfolyékony fázis hozható létre, Bonyolítja a képet, hogy ebból a gyengén kölcsönható, negatív szórási hosszal leírható alapállapotból a külső homogén mágneses tér változtatásával átmehetünk egy olyan ponton, ahol a szórási hossz végtelenné válik (ez az ún Feshbach-rezonancia), ahol a gáz univerzális tulajdonságokat mutat. A mágneses tér további változtatásával átmehetünk a pozitív szórási-hossz tartományába, ahol az atomok (a másik oldalon Cooper-pároknak tekinthető) alapállapota inkább erősen kötött molekulák gyengén kölcsönható gázának tekinthető. A kétféle szélsőséges eset között egy átmenet (crossover) történik (BCS-BEC átmenet), semmiféle fázisátalakulás sincs, még a Feshbach-rezonancián sem. Az előadás áttekinti a fermionokkal végzett fontosabb (és legújabb) kísérleteket, illetve rövid, áttekintő jelleggel a kísérletek leírására alkalmas néhány fontosabb elméleti eredményt. 


2013. február 21. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Tapasztó Levente (MTA TTK MFA, Nanoszerkezetek osztály)

"Grafén elektronszerkezetének hangolása mechanikai feszültséggel"

Kivonatos ismertetés:

A grafén atomi szerkezete és elektromos tulajdonságai közötti komplex összefüggések kísérleti tanulmányozása alapvető fontosságú, úgy a grafén fizikájának mélyebb megértése szempontjából, mint a grafén alapú elektronikai eszközök tervezésére és megvalósítására nézve. A grafén az első olyan anyag, amely egyidejűleg egy rugalmas membrán és egy majdnem tökéletes kétdimenziós kristály. Ezt az egyedi tulajdonság-kombinációt használhatjuk ki, hogy mechanikai feszültség segítségével hangoljuk a grafén kristály sávszerkezetét és elektromos tulajdonságait. Erre egy módszer, hogy a grafén atomi szerkezetében a síkra merőleges periodikus deformációt, azaz hullámot hozunk létre. Az előadásban egy mechanikai feszültségen alapuló nano-megmunkálási eljárást mutatok be a grafén atomi szerkezetének nanométer alatti pontossággal való modulálására, illetve tárgyalom az így létrehozott periodikus szerkezeti hullámok mechanikáját és az elektronszerkezetre gyakorolt hatását. 


2013. február 28. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Börzsönyi Tamás (MTA WIGNER FK SZFI, Komplex folyadékok osztály)

"Hogyan folyik a szemcsés anyag?"

Kivonatos ismertetés:

Az előadásban a szemcsés anyagok folyási és deformációs tulajdonságait tekintjük át. Megvizsgáljuk, hogy ezen anyagok nyíró áramlásban mérhető effektív súrlódása hogyan függ a nyírási rátától. Részletesen foglalkozunk a nyírási lokalizáció jelenségével. Megmutatjuk, hogy inhomogén (különböző súrlódási együtthatójú rétegekből álló) szemcsés anyagokban a nyírási zóna olyan útvonal mentén alakul ki, mely a réteghatárokon irányt változtat. Ez a jelenség párhuzamba állítható az optikából jól ismert fénytöréssel. Vizsgáljuk a részecskék kollektív mozgása következtében kialakuló rezonanciajelenségeket. Elemezzük az elnyújtott alakú részecskék nyíró áramlás hatására kialakuló irányrendeződését. Megmutatjuk, hogy ez kvantitatívan összevethető a molekuláris rendszerekben (nematikus folyadékkristályokban) megfigyelhető nyírási orientációval. A részecskék az áramvonalakkal kis szöget zárnak be, mely a nyírási ráta értékétől függetlennek adódik, de a részecskék hosszának növelésével csökken. A nyíró áramlás következtében kialakuló rendeződés hatására az anyag effektív súrlódása lényegesen lecsökken a rendezetlen orientációjú rendszeréhez képest. 


2013. március 7. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Udvardi László (BME, Elméleti Fizika Tanszék)

"Vékonyrétegek és hordozóra helyezett atomfürtök
mágneses szerkezetének ab-initio vizsgálata"

Kivonatos ismertetés:

A mágneses vékonyrétegek fontos szerepet töltenek be napjaink információ-technológiájában. Alkalmazásuk a hosszútávú adattárolásban mindennapos, gondoljunk csak a gigantikus mágneses ellenálláson (GMR) alapuló olvasófejekre, amelyek lehetővé tették a terabyte méretű merevlemezek elterjedését. Amint az 1 bitnyi információt tároló elemek mérete megközelíti az atomi méreteket, egyre hangsúlyozottabbá válnak a kvantumos jelenségek, amelyek megértése nélkülözhetetlen az alkalmazások további fejlődéséhez. Ennek megfelelően a mágneses nanoszerkezetek kísérleti és elméleti vizsgálata a szilárdtestfizikai kutatások frontvonalába került.

A mágneses rendszerek tulajdonságait sikeresen írhatjuk le, még az itineráns rendszerek esetében is, egy egyszerű klasszikus Heisenberg modell segítségével. Ha relativisztikus hatásokat is figyelembe akarunk venni, akkor a spinek közötti skalár csatolás helyett tenzoriális csatolás és más anizotróp tagok jelennek meg. A csatolásokat és anizotrópia együtthatókat meghatározhatjuk a sűrűség funkcionál elmélet felhasználásával és a kapott paraméterekkel alkotott modell segítségével komplex mágneses struktúrákat tárhatunk fel vagy a rendszer véges hőmérsékletű viselkedését vizsgálhatjuk.

Atomfürtök esetében a transzlációs szimmetria hiányában nagyszámú paramétert kell meghatároznunk, ha egy Heisenberg modellt szeretnénk felépíteni. A paraméterek kiszámítása helyett meghatározhatjuk a spinek mozgását irányító erőket közvetlenül a sűrűség funkcionál elmélet keretein belül, hasonlóan molekuláris dinamikához.

Az előadás során mindkét módszert szeretném néhány példán keresztül illusztrálni: Monte-Carlo és atomisztikus spin dinamika szimulációk klasszikus Heisenberg modellen valamint ab-initio spin dinamika kis méretű atomfürtök esetében.


2013. március 14. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Asbóth János (MTA Wigner FK SZFKI, Kvantumoptikai és Kvantuminformatikai Osztály)

"Topologikus fázisok a kvantumos bolyongásban"

Kivonatos ismertetés:

 

A „kvantumos bolyongás” a véletlen bolyongás kvantummechanikai általánosítása, amelyet 1993-as definíciója óta növekvő érdeklődés övez. A „bolyongó” egy belső szerkezettel („spinnel”) rendelkező részecske, amely egy diszkrét rácson lakik. A rács egy pontjáról indítjuk, majd felváltva forgatjuk a spinjét, és a rácson egy spinfüggő irányban eltoljuk. Az eltolást és a forgatást is koherens műveletként valósítjuk meg, mérés nélkül, így azok a részecskét szuperponált állapotba viszik. A dinamika, amit ezen egyszerű műveletek ismétlése ad, alkalmas kvantumalgoritmusok megvalósítására, de a szilárdtestfizikából ismert jelenségek (pl. a dekoherencia) mélyebb megértéséhez is vezethet. A kvantumos bolyongást az utóbbi években több fizikai rendszeren, így elektromos térrel csapdázott ionokon, lézerrel csapdázott ultrahideg atomokon, és optikai asztalon terjedő fényimpulzusokon is megvalósították.
A belső állapotok számát (a spin méretét) és a spinforgatást megfelelően megválasztva a kvantumos bolyongás topologikus szigetelőket is képes szimulálni. Ezek olyan elektromosan szigetelő anyagok, melyek határain, ill. a bennük lévő anyaghibákon, alacsony energiás elektronikus gerjesztések vannak, amelyek számos érdekes, univerzális tulajdonsággal bírnak (pl. visszaverődésmentes terjedés). A topologikus szigetelők „szimulálása” modellrendszereken annál is fontosabb, mivel kevés olyan valódi szilárdtest van, ami a szükséges nemtriviális topológiai invariánsokkal bír. Kvantumos bolyongással nemcsak hogy megvalósíthatók a szükséges csatolások, hanem 1 és 2 dimenzióban a topologikus szigetelők mindegyik osztályának reprezentánsaihoz van „recept” [1]. Az egydimenziós bolyongáson a BDI osztályt (részecske-lyuk és időtükrözési szimmetria) már kísérletileg is megvalósították, a topologikusan védett élállapotokat meg is figyelték [2].
A kvantumos bolyongás azonban saját topológiával is rendelkezik, aminek leírására nem elegendő a topologikus szigetelők hagyományos elmélete [3]. Az előadásban megmutatom, hogyan kaphatjuk meg az egydimenziós kvantumos bolyongás topologikus invariánsait a különböző szimmetriák esetén. Ezek segítségével megjósolhatóvá válik, hány élállapot, és milyen energiával jelenik meg egy szigetelő fázis határán. A kvantumos bolyongáson túl a módszer a periodikusan gerjesztett kvantumrendszerek topológiai invariánsait is megadja.
 
[1]: T. Kitagawa, M. S. Rudner, E. Berg, E. Demler: Exploring Topological Phases With Quantum Walks. Phys. Rev. A 82, 033429 (2010).
[2]: T. Kitagawa et al., Observation of topologically protected bound states in a one dimensional photonic system. Nature Communications, 3 882 (2012).
[3]: J. K. Asboth, Symmetries, topological phases, and bound states in the one-dimensional quantum walk. Phys. Rev. B 86, 195414 (2012).

 


2013. március 21. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Csanád Máté (ELTE, Atomfizika Tanszék)

"Mekkora egy nagyenergiás proton? - Az LHC legkisebb és legnagyobb kísérlete"

Kivonatos ismertetés:

A TOTEM az LHC egyik legkisebb kísérlete, elsődleges célja a proton-proton szórás hatáskeresztmetszetének mérése, azaz a proton nagy energián mutatott méretének meghatározása. A TOTEM legfontosabb detektorai az úgynevezett Roman Potok, vagy Római edények, amelyek az ütközési ponttól mindkét irányban több száz méterre találhatóak, de a nyalábtól alig mm-re elhelyezett, 'szél nélküli' technológiával készült szilícium lapkákból áll. Ennek segítségével a néhány mikroradiánnal eltérült protonokat is észlelhetjük, azaz a megmérhetjük a differenciális hatáskeresztmetszetet nagyon kis impulzus-átadás esetén is. Az előadás során bemutatom a TOTEM detektorrendszerét és az LHC mágneses tere által létrehozott optikát, amelynek megértése kulcsfontosságú a kísérletek elvégzéséhez. Áttekintjük továbbá a mérési elveket, a proton-proton szórás fizikáját, és a TOTEM működésének első néhány évének fejleményeit, a hatáskeresztmetszet méréseken túl a diffraktív fizikában elért eredményeket is.


2013. április 4. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Bogdán Ákos (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA, USA)

"Hogyan nőnek a nagy tömegű fekete lyukak?"

Kivonatos ismertetés:

Az elmúlt több, mint egy évtized kutatásainak köszönhetően mára világossá vált, hogy valamennyi óriásgalaxis középpontjában egy nagy tömegű fekete lyuk található. A fekete lyukak tömege szorosan korrelál a galaxisok bizonyos tulajdonságaival, példaul a galaxisok szferoidjának tömegével. A korrelációk megmagyarázására egy standard elméleti modell jött létre, ami szerint a galaxisok szferoidális komponense és a fekete lyukak együtt fejlődnek és szabályozzák egymás növekédését. Napjainkban azonban egyre több észlelés sejteti, hogy a nagy tömegű fekete lyukak a galaxisok szferoidja előtt kialakulhatnak és azoknál jóval gyorsabban növekedhetnek a galaxisfejlődés korai szakaszaiban. Előadásomban áttekintem a fekete lyukak és a galaxisok közötti legfontosabb korrelációkat, bemutatom a fekete lyukak és a galaxisok együttes növekedését leíró elméleti modellt, és vázolom a legújabb észlelési eredményeket, amelyek megkérdőjelezik a standard modell létjogosultságát.


2013. április 11. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Nógrádi Dániel (ELTE, Elméleti Fizika Tanszék)

"Elemi részecske-e a Higgs-bozon?"

Kivonatos ismertetés:

A CERN-beli LHC részecskegyorsító 2012. júliusi bejelentese szerint egy relatíve könnyű, 125 GeV-es új részecskét fedeztek fel. Az új részecske eddig megmért tulajdonságai úgy tűnik nagyjából megfelelnek a Standard Modell jóslatainak, de van néhány olyan jel, mely attól való eltérést mutat. Ezen eltérések elképzelhető, hogy megmagyarazhatók oly módon, hogy feltételezzük, hogy a felfedezett új részecske nem elemi, hanem összetett. Az előadásban a Standard Modell ilyen kiterjesztéseit tekintem át -- rácstérelméleti szemszögből. 


2013. április 18. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Vásárhelyi Gábor (ELTE, Biológiai Fizika Tanszék)

"GPS-es galambok, távirányítható kutyák és repülő robotok"

Kivonatos ismertetés:

Az ELTE Biológiai Fizika Tanszékén immáron negyedik éve fut a csoportos mozgással foglalkozó ERC Advanced Pályázat (COLLMOT), melynek keretében állatok és robotok csoportos viselkedését vizsgáljuk a legmodernebb érzékelő technológiák, statisztikus fizika, szuper-számítógépek (és etológusok) segítségével. Előadásomban három különálló kutatást szeretnék ismertetni, melyek a csoportos mozgás témakörében fonódnak egységgé. Az elsőben galambcsapat repülési és szociális dominancia hierarchiáját vizsgáljuk saját fejlesztésű GPS loggerek és képfeldolgozási algoritmusok felhasználásával és arra a kérdésre keressük a választ, hogy létezhetnek-e már a galambok szintjén is kontextustól függő párhuzamos hierarchiák? A másodikban az eszközünk továbbfejlesztett változatával kutyák viselkedésének valós idejű felismerését, monitorozását és távirányítását tűztük ki célul. A harmadik kutatásban pedig egy saját fejlesztésű repülő robotrajt mutatok be, melynek vezérlő algoritmusa a csoportos mozgás kutatásunk elméleti eredményeit használja.

 


2013. április 25. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Veres Gábor (ELTE, Atomfizika Tanszék)

"Nehézionfizika a CMS kísérletben"

Kivonatos ismertetés:

Áttekintjük a Nagy Hadronütköztetőnél működő CMS kísérlet nehézion-programjának néhány eredményét, melyeket Pb+Pb és p+Pb ütközések vizsgálatában értünk el, 2,76 illetve 5,02 TeV nukleonpáronkénti tömegközépponti energián. A CMS kísérletnek számos tulajdonsága van, amelyek a részecskekeltés általános és kollektív tulajdonságai mellett különösen alkalmassá teszik az ún. „kemény" szórási folyamatok vizsgálatára: ezek a nagy térbeli lefedettséget biztosító kaloriméterek, müon detektorok és nyomkövető berendezés, valamint az igen rugalmas, kétszintű eseményválogató rendszer. A vizsgált fizikai jelenségek között van a jet-ek (részecskesugarak) alakja, keletkezési hatáskeresztmetszete, fragmentációja és párjainak aszimmetriája; a töltött hadronok és izolált fotonok impulzuseloszlásai, a nehéz kvarkok kötött állapotainak és az elektrogyenge bozonoknak a megfigyelése, kétrészecske-korrelációk, és az ütközésben felszabaduló, nyalábra merőleges energia mérése. Ezek a jelenségek alkalmasak rá, hogy a nehézion-ütközésekben kialakuló forró és nagy energiasűrűségű anyagot vizsgálhassuk a korai Univerzum anyagához hasonló körülmények között a laboratóriumban, és többet megtudjunk az erősen kölcsönható anyag viselkedéséről valamint az ütközésben résztvevő atommagok bizonyos tulajdonságairól is. A vizsgálatok egyik alapeleme a nehézionok és az elemi ütközések (p+p, p+Pb) adatainak összehasonlítása.


2013. május 16. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Kun Ferenc (Debreceni Egyetem, Elméleti Fizikai Tanszék)

"Repedési lavinák dinamikája heterogén anyagok törésében"

Kivonatos ismertetés:

A konstans, szubkritikus terhelés alatt bekövetkező törés nemcsak mérnöki konstrukciók összeomlásáért felelős, de természeti katasztrófák, mint a földcsuszamlások, hó- és kőlavinák, földrengések egyik legfontosabb oka is. Heterogén anyagok törését repedési lavinák kísérik, amelyek akusztikus hullámokat keltve lehetővé teszik a törési folyamat időfejlődésének követését. Az előadásban diszkrét sztochasztikus modellek segítségével ilyen repedési lavinák statisztikus és dinamikai jellemzőit vizsgáljuk. Megmutatjuk, hogy a a katasztrofális töréshez közeledve a gyorsuló rendszer jó közelítéssel leírható nemhomogén Poisson folyamatként. Az egyedi repedési lavinák időfejlődését jellemző átlagos profil érzékeny a kölcsönhatás hatótávolságára, lokális feszültség újraosztódás esetén jobboldali aszimmetriát mutat. A katasztrofális töréshez közeledve a lavinák statisztikáját jellemző hatványfüggvény eloszlások exponensei jelentősen megváltoznak, amelyet a repedések térbeli lokalizációja kísér. A repedési lavinák vizsgálata segítheti katasztrófák előrejelzésére szolgáló módszerek fejlesztését.


2013. május 23. , csütörtök, 15:00-kor Nyomtatható «

Mikhail Shaposhnikov (EPFL, Lausanne, CH)

"Sterile neutrinos as the origin of dark and baryonic matter "
/Marx memorial lecture/

Kivonatos ismertetés:

The lecture will discuss how three sterile neutrinos alone can simultaneously explain neutrino oscillations, the observed dark matter and the baryon asymmetry of the Universe without new physics above the Fermi scale.


2013. július 11. , csütörtök, 14:00-kor (!) Nyomtatható «

Edwin F. Taylor (MIT, Boston, MA, USA)

"Completing John Wheeler's Vision: Undergraduate General Relativity"
/az Eötvös Loránd Fizikai Társulat szervezésében/ 

Kivonatos ismertetés:

John Archibald Wheeler based his vision for undergraduate general relativity on two key ideas: First, introduce the description of curved spacetime not with the field equations but with their solution: the metric. This reduces the required mathematics to single-variable calculus. Second, start with the metric for the simplest system in the Universe: the black hole. The resulting undergraduate text, Exploring Black Holes, came out in 2000 to wide use in a variety of settings. The second edition, being written with co-author Edmund Bertschinger, simplifies and expands the theory and applies it not only to a wide range of astrophysical systems but also to the cosmological development of the Universe.

 

Az előadóról:

Edwin F. Taylor az Oberlin College-en megszerzett BA fokozatot követően a Harvardon szerzett PhD fokozatot fizikából. Témavezetője Nicholaas Bloembergen (fizikai Nobel-díj, 1981) volt. Taylor először a Connecticut állambeli Wesleyan University-n oktatott. A Princeton Egyetemen töltött egyéves alkotói szabadsága alatt alakult ki az a szoros munkatársi kapcsolata John Archibald Wheeler-rel, amelyből két egyetemi tankönyv született: a speciális relativitáselméletet bemutató Spacetime Physics (1963, magyarul Téridőfizika címmel 1974-ben és 2006-ban jelent meg), és az általános relativitáselméletet tárgyaló Exploring Black Holes (2000). Taylor a Massachusetts Institute of Technology (MIT) oktatója lett. Itt írta Anthony P. French-csel közösen az An Introduction to Quantum Physics című könyvet. Taylor éveken át volt az American Journal of Physics főszerkesztője, és 1998-ban elnyerte az American Association of Physics Teachers legrangosabb kitüntetését, az Oersted Medalt. Jelenleg az Exploring Black Holes új kiadásán dolgozik Edmund Bertschinger-rel, az MIT Fizika Tanszékének vezetőjével. 

 

John Archibald Wheeler-ről:

John A. Wheeler (1911-2008) a világ egyik legelismertebb elméleti fizikusa, fiatalon Albert Einstein és Niels Bohr munkatársa volt. Ő alkotta meg a fénysugarakat is rabul ejtő téridő-szingularitás leírására a „fekete lyuk“ kifejezést. Évtizedeken át dolgozott a Princeton Egyetemen, ahol számos kiváló PhD-hallgató (pl. Richard Feynman, Kip Thorne) témavezetője volt.  


 

 
Taylor-Wheeler: Téridőfizika
 
Taylor-Wheeler: Exploring Black Holes