2006. február 16. , csütörtök, 15 órakor
Sólyom Jenő (MTA SzFKI-ELTE Fizika Intézet):

"Spinfolyadékok"

Kivonatos ismertetés:

"Fehérjék statisztikus biofizikája"

Egészen az ezredfordulóig tartotta magát az a nézet, hogy egy adott szekvenciájú polipeptid láncot, a szekvencia által fiziológiás körülmények között egyértelműen meghatározott térszerkezete teszi működőképes fehérjévé, mert a funkcióhoz a polipeptid lánc mentén távoli aminosav-gyököknek pontosan meghatározott térbeli alakzatokat kell kialakítania. Az utóbbi néhány év genom kutatásai, melyek több mint 200 élőlény bázis sorrendjét illetve aminosav szekvenciáját feltárták, jelentősen színesítették ezt a képet. Kiderült, hogy a genomok által kódolt fehérjek jelentős hányada részben vagy egészben rendezetlen szerkezetű.

A fehérjék térszerkezet meghatározása általában röntgen diffrakcióval, ritkábban NMR-rel történik. Ezt minden fehérjére egyedileg kell elvégezni, ezért térszerkezeti adatok az ismert szekvenciájú fehérjék csak 1%-ra állnak rendelkezésre . Különösen nehéz a membránokba ágyazva működő fehérjék térszerkezet meghatározása. Bár ezek az összes fehérje 25-30%-át teszik ki, arányuk a térszerkezeti adatbázisban kb. 1,5%. Érthető tehát az igény arra, hogy a szekvenciákból elméleti úton térszerkezeti információkat nyerjünk ki. A legtöbb ilyen becslő eljárás az adatbázisok statisztikus elemzésén alapszik. Előadásomban néhány példát mutatnék be arra, hogy csoportom milyen eredményeket ért el ezen a területen a határozott térszerkezetű vizes közegben oldható, a membránba ágyazódó, illetve a rendezetlen fehérjék vizsgálatában.

"Decentralized Approaches to the Autonomous Control of Traffic in Networks"

Recent information and communication technologies (ICT), promise new solutions for congestion avoidance. For example, future adaptive cruise control systems (ACC) will enhance traffic performance by increasing the stability of traffic flows and the capacity of the road. Vehicles will become automatic traffic state detectors, data management, and communication centers when forming adhoc networks through intervehicle communication (IVC) concepts.

These concepts lead from the classical, centralized control to decentralized approaches in the sense of collective (swarm) intelligence and ad-hoc networks. Such concepts reach more adaptiveness, flexibility, resilience and robustness with respect to local requirements and temporary failures.

Another interesting problem is adaptive traffic control in urban road networks. Synchronization is only one approach to reach coordination among neighboring traffic lights, including green waves. We propose an adaptive strategy of traffic light control which can considerably improve throughputs and travel times, using self-organization principles based on local interactions between vehicles and traffic lights.

"Mágneses nano- és mikro részecskékkel töltött,
rugalmas polimerek különleges tulajdonságai"

"Konvekció égen, földben, vízben és folyadékkristályokban"

Konvekció nem csak hőgradienssel, hanem egyéb terekkel, pl. nyírással (sebességgradiens), koncentrációgradienssel, vagy elektromos térrel is indukálható. A mintázatok kialakulása és fejlődése az egyre növekvő komplexitas irányába (homogén állapot - szabályos struktúrák - káosz) gyakran hasonló módon történik a különböző rendszerekben és azonos elméleti keretek között tárgyalható. A konvekciós mintázatok tanulmányozásának egyik népszerű modellrendszerévé vált az utóbbi években az elektrokonvekcióo jelenséege folyadékkristályokban. Habár eredetileg az anizotrop konvekció mintapéldánya volt, mára az izotrop folyamatok tanulmányozására is alkalmassá vált, és olyan paramétertartományok váltak általa hozzáférhetővé, amelyek elérhetetlenek a hőgradienssel hajtott izotrop folyadékokban.

"Optimalizálási módszerek spinüvegek alapállapotára"

Bármennyire egyszereűn írhatók fel ezek a modellek, analítikus megoldás csak egyetlen esetre ismert. Nem lehet tudni, ezen megolds milyen mértékben releváns a többi esetre. Ennek eldöontéséhez egyebek mellett fontos az alapllapotok meghatározása. Ez azonban igen nehéz feladat, az algoritmuselémlet szerint a probláma az NP-nehéz osztályba tartozik. Egzakt megoldásra csak nagyon kicsi rendszerekre van remény, így hatékony heurisztikus algoritmusok kellenek. Az előadásban főképp két olyan módszerről lesz szó, amelyek kifejlesztésében az előadnak is szerepe volt. Az egyik egy hibrid genetikus algoritmus, amely a rövid hatótávolságú kölcsönhatásokkal jellemezhető, a valódi spinüvegek leírására használatos modellrendszerek alapállapotának meghatározására bizonyult hatékonynak, és vált ezáltal szélesebb körben használatossá. A másik módszer ezzel szemben, amely egy csökkenő amplitudóval oszcilláló küulső mágneses térrel való lemgánesezés folyamatának szimulálásán alapul, a hosszú hatótávolságú kölcsönhatások esetén versenyképes.

"Önszervező szuperrácsok a felületnövekedésben"

Jellegzetes nanostruktúrák alakulhatnak ki kétkomponensű ötvözetek felületnövesztése során. Kísérletileg megfigyelték, hogy bizonyos körülmények között, a növesztés irányára merőleges (lamelláris), vagy azzal párhuzamos (laterális) normálisú periodikus struktúrák, ún. szuperrácsok jönnek létre. Megvizsgáljuk, hogy a térfogati diffúzió és a spinodális dekompozíció összjátékaként hogyan képződhetnek önszervező szuperrácsok. A felület-növekedési sebesség függvényében három növekedési módus különíthető el. Közepes növesztési sebességeknél egydimenziós, laterális struktúrák jönnek létre, míg lassú növekedési sebességek bonyolult, háromdimenziós mintázatokat eredményeznek. Nagy növesztési sebességeknél viszont nem alakulnak ki stacionárius periódikus mintázatok. A szuperrácsok fizikai tulajdonságai mellett jellemzem azok dinamikai stabilitását, ami a lehetséges alkalmazások tekintetében is fontossá válik.

"20 évvel Csernobil után"

Kivonatos ismertetés:

"Hogyan segítheti az atomfizika a kulturális örökség megóvását"

Az előadás elöbb tömören áttekinti a legfontosabb, atomfizikai alapokra épülő vizsgálati eljárásokat, majd részletesebben foglalkozik az úgynevezett "energiadiszperzív röntgenes spektrometria" KFKI RMKI-ban is használt, műtárgyak analízisére kifejezetten alkalmas, különleges változataival (atmoszférára kihozott proton nyalábbal keltett karakterisztikus röntgensugárzás spektrometria, in situ mérésekre alkalmas hordozható röngtenfluoreszcencia berendezés), a módszerekkel nyerhető információval, a felmerülő nehézségekkel, különös tekintettel a festmények, festék rétegek vizsgálatára.

"Kvantum dekoherencia: jelenség és koncepció, áldás és átok"

Mi a dekoherencia elméleti szerepe a kvantumállapot statisztikus értelmezésében, és mi a valóságos szerepe a makroszkopikus jelenségek kialakulásában? És mindenekfelett: milyen mozgásegyenletek írják le a dekoherencia időbeli folyamatát? Erről szól az előadás első része, ahol a dekoherens -- másszóval irreverzibilis -- kvantumrendszerek kvantum-Monte-Carlo szimulációját is megismerjük, mely éppen a dekoherenciából meríti jó tulajdonságait.

Lehet-e az atomnál sokkal nagyobb tömegű testek környezeti dekoherenciáját pontos kísérletekkel visszaszorítani? Lehet-e kísérletekkel vizsgálni az univerzális, tehát nem környezeti dekoherencia létezését? Az előadás második része élő, nanofizikai, kozmológiai, illetve kozmikus neutrinós kísérleti javaslatokat ismertet, melyek megcélozták az előadó húsz éve közölt univerzális dekoherencia-egyenletét is.

Szemléltetjük, hogy a fizika alapjainak kutatása, ha kerüli a doktrinerséget, értékes eredményekre vezethet a feltett alapkérdések határvidékén is.

"Szupravezetők: ellenállás nélküli jövő"

A fő hajtóerő természetesen a szobahőmérsékleten is szupravezető anyag keresése volt, annak alig belátható jelentőségű potenciális alkalmazásaival. Ez az álom, mint tudjuk, azóta sem teljesült be, de a folyékony nitrogén forráspontjánál magasabb hőmérsékleten szupravezető anyagok már 1987-ben léteztek és sokan úgy véltük, hogy ezek alkalmazásai már a belátható jövőben mindennapi életünk fontos részévé válnak. Ez sem történt így. Az előadás fő kérdése, hogy miért. Kicsit által ánosabban megközelítve: milyen gyakorlati alkalmazásokat kaptunk a szupravezetőktől, milyen további alkalmazásokat remélhetünk és mikor? Melyek a szupravezetők alkalmazásainak a korlátai és hogyan tágíthatjuk ezeket a korlátokat?

A legjelentősebb területe a szupravezetők jelenlegi alkalmazásának az orvosi diagnosztika. Mára már jelentősnek mondhatók az elektronikai alkalmazások is. Az igazi "nagyágyú" a villamosenergia-ipar lenne, itt egyelőre csak a prototípusoknál tartunk. Ígéretes alkalmazások vannak a láthatáron több más iparágban is.

Nehéz lenne elkerülni, hogy szóljunk néhány szót arról is, hogy mi az, amit mi fizikusok tudunk a magashőmérsékletű szupravezetőkről és mi az, amit nem - noha nagyon érdekelne. Végül, megragadva a megtisztelő lehetőséget, ejtek néhány szót a saját, a magashőmérsékletű szupravezetők disszipációs folyamatainak megértésére irányuló kutatásainkról is.

2006. május 18. , csütörtök, 15 órakor
Vonderviszt Ferenc (Veszprémi Egyetem Fizikai Tanszék):

"Biológiai makromolekulák nanotechnológiai alkalmazása"

Kivonatos ismertetés:

"Geo-neutrinos: a new probe of the Earth's interior"

Geo-neutrinos, the antineutrinos from the progenies of U, Th and 40K decays in the Earth, bring to the surface information from the whole planet, concerning its content of radioactive elements.
Their detection can shed light on the sources of the terrestrial heat flow, on the present composition and on the origin of the Earth.
Long ago Georg Marx was a pioneer of this approach, which is now becoming practical as a consequence of two fundamental advances that occurred in the last few years: the development of extremely low background neutrino detectors and the progress on understanding neutrino propagation.

I shall discuss the results from the KamLand experiment and the potential of this new probe of our planet.