19 theses topics

TTK Anyagfizikai Tanszék

Elektromágnesesen indukált transzparencia megvalósítása és vizsgálata optikai rezonátorban

Supervisor: Széchenyi Gábor Dr.

Abstract: A dolgozat témája a Cavity EIT, azaz az optikai rezonátorban létrehozható elektromágnesesen indukált transzparencia megvalósítása egy kvantumoptikai kísérletben. Az EIT létrehozásához egy vákuumkamrában preparált atomfelhő megvilágítása szükséges két lézerrel, az ezek által indukált atomi átmenetek között destruktív interferenciát létrehozva, amellyel a felhő átlátszóvá válik, és az addig elnyelt fényt egy nagyon szűk frekvenciatartományon mégis továbbengedi. A jelenség előfeltétele a koherens megvilágítás, így az egyik feladat a két lézer fázisainak rögzítése. Ehhez szükséges a fázisdetektálást és a lézeráramra való visszacsatolást végző elektronika tesztelése, valamint a rögzített fázisú lézer frekvenciájának nagyon gyors végigsöprése egy adott tartományon. Ezt követően a feladat ennek integrálása a fő kísérletbe, és az EIT megvalósítása az optikai rezonátorba juttatott hideg, 10 uK hőmérsékletű rubídium atomfelhővel.

TTK Atomfizikai Tanszék

Measuring pseudorapidity distributions in Au+Au collisions at RHIC with the STAR EPD

Supervisor: Csanád Máté

---

The link between the initial conditions and morphology indices of spiral galaxies

Supervisor: Kovács Tamás

Abstract: The basic question of the project is: is there a link between the initial conditions of galaxy dynamics and morphological indices?

---

Investigation of pellet shattering using image processing methods

Supervisor: Nagy Márton Imre

Abstract: Uwanted plasma terminations can damage fusion power plants and experimental machines. The Disruption Mitigation System (DMS) will be a substantial safety system of the ITER tokamak. It will use Shattered Pellet Injection (SPI), where a large and fast ice chunk is smashed on a shattering head, then the plume reaches the plasma and dissipates its thermal energy and prevents runaway electron formation. The exact properties of the shattering head are crucial in terms of plume formation. At the Centre of Energy Research, an SPI Laboratory is established, which makes experiments with a locally developed SPI system. Several points of the pellet path are observed with ultrafast cameras investigating the history of the pellet in several stages. The student’s task will be to analyse the camera recordings at the pellet shattering head using image processing methods, characterize the data and suggest ways to improve the shattering head.

---

Beyond the standard model at LHC

Supervisor: Pásztor Gabriella

Abstract: A genfi CERN nemzetközi kutatóközpont CMS kísérlete az LHC-nek, a világ legnagyobb energiájú gyorsítójának proton-proton ütközéseiben vizsgálja az elemi részecskék tulajdonságait es keres nyomokat egy a részecskefizika standard modelljén (SM) túlmutató elméletre, melynek létezésére számos elméleti megfontolás és kísérleti megfigyelés mutat. A jelentkezõ a CMS kísérlet adatainak elemzésével a fog bekapcsolódni a nemzetközi erőfeszítésbe, amely a SM határainak feltérképezését tűzte maga elé. A munka során a hallgató betekintést kap egy vezetõ nemzetközi együttmūködés munkájába, megismerheti a kísérleti részecskefizika módszereit, egy komplex detektorrendszer mūködését, példát láthat adatbányászatra és elmélyítheti részecskefizikai ismereteit.

TTK Biológiai Fizika Tanszék

Hiperbolikus hálózati beágyazások tanulmányozása a csoportszerkezeten keresztül

Supervisor: Balogh Gáspár Sámuel, Palla Gergely Dr.

Abstract: A hiperbolikus hálózatok vizsgálata egy manapság nagyon népszerű és aktívan kutatott terület, amely sok alkalmazásban talált felhasználást, például a valós világbeli hálózatok modellezésénél, illetve különféle valós hálózatokon tervezett hatékony navigációs protokollok kialakításánál. Az egyik kulcsfontosságú részterület a hiperbolikus beágyazási algoritmusok fejlesztése, amelyek segítségével ismert topológiájú valós hálózatok hiperbolikus "térképeit" alkothatjuk meg. Az MSc diplomamunka keretében a hallgató megismerkedik a hiperbolikus hálózatokhoz kapcsolódó alapvető fogalmakkal és beágyazási technikákkal. A kutatómunka fő célja a beágyazások és a csoportstruktúra közötti kapcsolat részletes tanulmányozása, és ennek alapján egy új beágyazási módszer létrehozása.

---

The label-free investigation of interactions between functionalized nanoparticles and living cells using modern biophysical methods with enzymatic digestion of the glycocalyx

Supervisor: Derényi Imre Dr.

Abstract: The application of functionalized nanoparticles is increasingly gaining popularity in the field of life sciences. Functionalized nanoparticles have the ability to penetrate living cells and vesicles, opening up numerous new possibilities in research for methods enabling targeted drug delivery and medical imaging. Particles with the appropriate coatings can be applied for delivering active substances to specific cells or for efficiently labeling certain cells. The specific tasks of the MSc research are as follows: Real-time monitoring of cellular signals with label-free optical biosensors. Analyzing the measured signals. In the candidate's work, they will analyze the cell-level optical signals during active particle uptake, and they will also inject the nanoparticles used above into cancer cells using fluidic force microscopy (FluidFM). To analyze the data at the molecular level, they will develop and apply simple kinetic models that take into account relevant molecular parameters.

---

Population dynamics of plant cell

Supervisor: Derényi Imre Dr., Szőllősi Gergely János

Abstract: The aim of this thesis is to set up, numerically implement, and theoretically investigate population dynamics models that are consistent with plant growth, budding, and branching, and that can reproduce the data available in the literature on the accumulation of mutations.

---

Mikrofluidikai atomerőmikroszkóp modern biofizikai alkalmazásai

Supervisor: Szabó Bálint

TTK Csillagászati Tanszék

Egy napdinamó kód párhuzamos megvalósítása

Supervisor: Forgácsné Dr. Dajka Emese Zelmira

Abstract: A munka során a Nap aktivitásának tanulmányozásához használt dinamómodellek egy változatának párhuzamos megvalósítása a cél.

TTK Elméleti Fizikai Tanszék

Analytical, Numerical, and Experimental Study of Transient Flows

Supervisor: Bene Gyula Dr., Vincze Miklós Pál

Abstract: Very few hydrodynamical problems have exact analytical solutions, and even those that have, are typically rather unrealistic, making experimental investigations on them very difficult or even impossible. In this thesis we focus on flows that can be studied both analytically and numerically, with one of them being accessible for laboratory measurements as well. The considered settings are Couette flows and flows in cylindrical domains with rotating lateral walls. The motivation behind the study is to investigate whether theory, simulation, and experiment yield consistent results in these systems, and to explore the linear stability of the obtained solutions.

---

Képrekonstrukció a proton komputertomográfiában

Supervisor: Bíró Gábor Dr., Papp Gábor Dr.

Abstract: A rákos megbetegedések hatékony kezelési módja a hadronterápia. A szükséges dózis tervezésénél jelenleg is a hagyományos röntgen CT a legelterjedtebb diagnosztikai módszer, ami a hadronnyaláb esetén azonban jelentős bizonytalanságot eredményez. A diplomamunka része egy új, a protonok energialeadásán alapuló képalkotási eljárás fejlesztése, a kapcsolódó detektorszimulációs szoftverek futtatása, valamint az eredmények elemzése, első sorban C++ és Python nyelveken.

---

Stability analysis of central configurations in celestial mechanics

Supervisor: Kovács Tamás

---

Numerical construction of binary black hole initial data

Supervisor: Rácz István Dr.

Abstract: By applying a parabolic-hyperbolic formulation of the constraints and superimposing Kerr-Schild black holes, a simple method for initializing the time evolution of binary systems was proposed by the supervisor. In this setup, the input parameters can be used to fix the global ADM charges prior to solving the constraints. An additional advantage of the construction is that no boundary conditions are used in the strong field regime. The primary goal of the diploma thesis is to work out the superposition of Kerr-Schild black holes and then to work out a stable numerical implementation of the parabolic-hyperbolic formulation of the vacuum constraints of general relativity. The numerical solver will be tested on known single black hole initial data and then used to construct binary black hole initial data.

---

Study of Constraint Equations in Conformally Rescaled Spacetimes

Supervisor: Rácz István Dr.

Abstract: The main goal of the diploma thesis is to study some interesting questions of evolutionary problems in the framework of conformal compactification. In particular, in physical spacetimes, Einstein's equations can be decomposed into constraint equations and evolution equations using the usual rules of ADM decomposition. Similarly, in conformally rescaled non-physical spacetimes, we can decompose Einstein's equations into constraint and evolution equations. We investigate if the constraints obtained in non-physical spacetime propagate as they do in physical spacetime. More specifically, is it sufficient to solve them only on the initial surface in non-physical spacetime as they will then hold on all subsequent time-level surfaces? Recently, the constraint equations were formulated as evolutionary equations. We examine whether this property is inherited by the constraint equations of non-physical spacetime, i.e. they can be solved as parabolic-hyperbolic or algebraic-hyperbolic equations.

---

Inflation and dark energy from a conformally coupled scalar field

Supervisor: Trócsányi Zoltán László

Abstract: The candidate is expected to exemine the cosmological consequences of a conformally coupled interaction term between gravity and a scalar field. With the use of numerical and analytical methods, we can study the regimes of accelerated expansion in this model, and compare them to the observed inflationary and dark energy dominated epochs of our universe.

TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Optimal risk hedging

Supervisor: Fáth Gábor Zsolt Dr.

Abstract: Financial portfolios are exposed to risks. Some exposures are welcome by portfolio managers as they are fairly compensated by return, some others are unwanted, so the portfolio is regularly rehedged. Hedging is usually partial due to the lack of sufficient hedge instruments, hedging costs or other constraints. It is a complex optimization problem how to hedge a portfolio to achieve a balance of residual risk and incurring expenses. The student should work out a data-based hedging algorithm which is capable of selecting optimally the hedging instruments and determine their trade amounts maximizing the trader's utility. The optimal strategy depends on the statistical properties of the dynamics of the risk factors, the sensitivity of the portfolio and the hedging instruments, and other constraints. The student should establish the proper optimization problem and develop code to solve it numerically. As a test case a yield curve sensitive portfolio will be analyzed in more detail.

---

BN-be ágyazot triangulén molekulák mágneses tulajonságai

Supervisor: Oroszlány László

Abstract: Recently, Mishra et al. synthesized graphene triangulene chains and analyzed their magnetic response using STM methods (Nature 598, 287 (2021)). Building on this work, we aim to determine the exchange bilinear and biquadratic constants of triangulene chains by calculating two-spin rotations using the magnetic force theorem. Our study will focus on analyzing the magnetic properties of open-ended, triangulene chains embedded in a BN substrate.

---

Classical algorithms for the simulation of mean-field annealing via quantum computers

Supervisor: Vattay Gábor Gyula

---

30 theses topic

TTK Anyagfizikai Tanszék

Fémes kontaktusok meghibásodásának akusztikus emissziós vizsgálata és megbízhatósági tesztelése

Supervisor: Groma István

---

Developing reversable characterization methods of solid state electrolytes

Supervisor: Gubicza Jenő Dr.

---

Egykristály plasztikus deformációjából származó akusztikus jelek analízise

Supervisor: Ispánovity Péter Dusán

Abstract: Mikro- és makrominták plasztikus deformációja során a diszlokációk mozgása, az ikerkristályok keletkezése vagy az ikerstruktúra növekedése esetén akusztikus jeleket mérhetünk. A jelölt feladata kísérletek során mért akusztikus jelek adatelemzési, gépi tanulási, statisztikus elemzési feldolgozása.

---

Monte-Carlo szimulációk alkalmazása az anyagtudományban

Supervisor: Ribárik Gábor Ferenc Dr.

Abstract: Kristályos anyagok számos fizikai tulajdonságát, mint például a szilárdságot, elektromos veztőképességet, mágneses, elktronikus vagy optikai tulajdonságokat, alapvetően meghatározza a mikroszerkezet. A mikroszerkezet jellemző igen lényeges kristályhibák a diszlokációk valamint a szemcse, illetve krisztallit szerkezet. A Monte-Carlo-módszer egy olyan sztochasztikus szimulációs módszer, amely számítástechnikai eszközök segítségével (egy véletlenszám generátor segítségével) előállítja egy adott kísérlet végeredményét, ezek után az eredményként kapott numerikus jellemzőket feljegyzik és kiértékelik. Ezen módszerek igen alkalmasak a mikroszerkezet modellezésére. A diplomamunka témája ezen módszerek megismerése és alkalmazása különböző anyagtudományi problémák megoldására.

---

Röntgen vonalprofil analízis mesterséges intelligencia algoritmusok alkalmazásával

Supervisor: Ribárik Gábor Ferenc Dr.

Abstract: A mesterséges intelligencia (MI) az elmúlt időben széles körű figyelmet kapott az anyagtudományban is. A korszerű (pl. szinkrotronos) mérési technikák megjelenésével igen nagy számú adat áll rendelkezésünkre, melyek kezelése és kiértékelése jelentős kihívást jelent. A röntgen vonalprofil analízis (RVPA) a mikroszerkezet paramétereit adja meg a mérésekből. Az RVPA módszerekben alkalmazott elméleti függvények bonyolult nemlineáris módon függenek a mikroszerkezeti paraméterektől, ezek meghatározása a hagyományos algoritmusokkal jelentős gépidőt igényel és nem minden esetben találják meg az optimális megoldást. A röntgen vonalprofil analízisre számos kvalitatív és kvantitatív módszert fejlesztettek ki, melyekre a MI algoritmusok alkalmazhatók alternatív lehetőségként, egy gyorsabb, hatékonyabb és pontosabb módszerként a meglévő numerikus algoritmusok kiváltására. A diplomaunka célja ezen módszerek, különösképpen a CMWP módszer továbbfejlesztése.

TTK Atomfizikai Tanszék

Femtoscopy with the LHC CMS experiment

Supervisor: Csanád Máté

---

Nemrenormálható operátorok hatása a könnyű mezonok spektrumára

Supervisor: Fejős Gergely Péter

---

Neural computations for complex tasks

Supervisor: Horváth Ákos Imre

Abstract: Investigating the geometry of neural representations for complex tasks témavezető: Hajnal Márton

---

Analytic measurements for the determination of the origin of archaeological findings

Supervisor: Horváth Ákos Imre

Abstract: Heritage science (formerly known as archaeometry) is an interdisciplinary science that includes the scientific analysis of archaeological findings and museum objects. One of its main tasks is the so-called provenance research, i.e., identifying the possible locations of the raw materials from which the findings were made.

---

Mikroviselkedés vizsgálata MPGD detektorokban

Supervisor: Nagy Márton Imre

Abstract: A GEM/TGEM típusú mikromintázatú detektorokon a pontszerűre fókuszált UV fénnyel keltett elektronokra adott jelek segítségével vizsgálhatóvá válik az egyedi mikrostruktúrák viselkedése. A kutatómunka a lyukerősítési uniformitást, a széleffektus okozta eltérések kvantifikálását, valamint az imperfekciók eddig ismeretlen hatásainak kimérését célozza meg. A munkához szükséges a részecskefizikai detektorok ismerete, jártasság laboratóriumi környezetben, valamint középfokú programozási ismeretek.

---

Tokamak diszrupciókban fellépő áramcsúcs vizsgálata szimulációk segítségével

Supervisor: Nagy Márton Imre

Abstract: A jövő tokamak-alapú fúziós reaktorainak stabil üzemeltetéséhez elengedhetetlen, hogy a fúziós plazmák nemkívánatos összeomlását, valamint az ekkor keletkező elfutó elektronok dinamikáját megbízhatóan modellezni tudjuk. A kutatás során a hallgató bekapcsolódik a BME NTI Fúziós Csoportjának és a göteborgi Chalmers Egyetem Plazmaelméleti Kutatócsoportjának munkájába. A diplomamunka elkészítése során az elfutó elektronokat modellező DREAM szimulációs programcsomagot használva az ASDEX-Upgrade tokamakban olyan kisüléseket modellez, melyekben szennyező anyagok befecskendezésének hatására a plazma összeomlik. A szimulációs eredményeket összehasonlítja a kísérleti eredményekkel, ezzel validálva a plazmaáram-csökkenést megelőző áramnövekedés elméleti leírását.

---

Plazmatranszport vizsgálata a Wendelstein 7-X sztellarátor divertor szigetében

Supervisor: Nagy Márton Imre

Abstract: A Wendelstein 7-X a világ legfejlettebb sztellarátora, tehát ez egy igen jelentős fúziós plazmafizikai kísérlet. Így az ezen lezajló kísérletek, mérések eredményeinek jelentős tudományos relevanciája van, különös tekintettel a divertor szigetben történő méréseknek az ottani összetett mágneses topológia okán. A téma részeként a hallgató az itt mért adatokból származtatott plazmaparaméterek vizsgálatával fog következtetéseket levonni a közegben zajló transzportra vonatkozóan. A hallgató feladatai közé tartozik a mérések előkészítése, illetve az azokban való aktív részvétel is.

---

Opposite-charge WW scattering at the LHC

Supervisor: Pásztor Gabriella

Abstract: Vector boson scattering (VBS) processes probe the mechanism of electroweak (EW) symmetry breaking at high energy scales. In the Standard Model (SM), the unitarity of the tree-level amplitude of the scattering of longitudinally polarized gauge W and Z bosons (V) is restored by the Higgs boson. Modifications of the VV VBS cross section are predicted in models of physics beyond the SM. We study VBS in opposite-charge WW production in association with two jets that have a large rapidity separation. The measurement is based on a data sample collected with the CMS detector in Run 2 at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 137 \fb.

---

Coasting kozmológiai modellek tesztelése Ia típusú szupernóvákkal

Supervisor: Raffai Péter

Abstract: A kozmológia ún. "coasting" modelljei, amelyekben az "a(t)" skálafaktor (modellenként eltérő okokból és "k" görbületi paraméter mellett) a "t" kozmikus idő lineáris függvénye, nemcsak a ΛCDM modell több ismert problémájának természetes feloldását adják, de meglepő összhangban vannak számos, a kozmológiai modellek teszteléséhez használt adatbázissal (egy összefoglalót erről láss a Casado, J., ASS 365, 1, 16, 2020 publikációban). E modellek két paramétere a "H0" Hubble-állandó, és az tér "k" görbületi paramétere. A munkánk során Ia típusú szupernóvák nyilvános adatbázisát illesztve vizsgáljuk meg a coasting modellek összhangját ezekkel az adatokkal, megállapítjuk a legjobb illeszkedést adó "H0" és "k" értékeket, és megvizsgáljuk e paraméterértékek összhangját a coasting modellek más adatbázisokkal végzett illesztéseivel.

TTK Biológiai Fizika Tanszék

Three dimensional computational tissue modelling

Supervisor: Czirók András

Abstract: The development of fluid-filled cysts is a hallmark of Polystic Kidney Disease. While cyst growth requires cell division, the resulting cell mass is distinct from a tumor. The goal of this study is identify tissue mechanical effects that can locally dilate a tubule and eventually develop a cyst.

---

Szemcsehatárok vizsgálata romboéderes grafitban szoros kötésű modell segítségével

Supervisor: Koltai János

Abstract: Korunk szilárdtestfizikai kutatásainak élvonalába tartozik az erősen kölcsönható elektronrendszerek vizsgálata. Korrelált elektronok tulajdonságait eddig komplex összetételű kristályokban fedeztek fel. A legegyszerűbb rendszer, amelyben mind elméletileg mind kísérletileg a jelenség vizsgálható, az úgynevezett romboéderes grafit, melyben a rétegek közötti és rétegen belüli kötések kötésalternáló láncot képeznek a kristályon belül. Laboratóriumi körülmények között a minták előállítása során különböző tartományokban más rétegződési sorrendek alakulhatnak ki. Az eltérő fázisú területek közötti szemcsehatárok vizsgálatával felbecsülhetetlen értékeű információk nyerhetők ki. A jelölt feladata a romboéderes grafit szoros kötésű közelítésben felépített modelljét molekuladinamika szimuláció eredményeiből kinyert atomi pozíciókon alkalmazva meghatározni a szsemcsehatár elektromos tulajdonságait.

---

Creation and investigation of atomic defects in graphene and rhombohedral graphite

Supervisor: Koltai János, Nemes-Incze Péter

Abstract: In the presence of defects on the surface of crystalline materials, electron standing waves appear, due to the interference of surface Bloch states. These can be imaged as surface standing waves in scanning tunneling microscopy (STM) measurements. In such measurements the phase of the surface Bloch states can be inferred, due to interference effects. The long-term goal of the project is to map the Berry phase of rhombohedral graphite, using atomic defects. Within the MSc project, the student will modify the ion source in the STM vacuum chamber, in order to deliver atomic hydrogen to the surface of the samples, which acts as an ideal point defects. Tasks include setting up the ion source and experimenting with optimal irradiation parameters. Furthermore, the examination of the interference patterns around the point defects. Website of the research group: https://www.nemeslab.com/ Expectations of the candidate: basic knowledge of solid state physics, motivated and curious attitude.

---

Rétegződési hibák vizsgálata romboéderes grafitban alacsonyenergiás modell segítségével

Supervisor: Koltai János, Tajkov Zoltán

Abstract: Korunk szilárdtestfizikai kutatásainak élvonalába tartozik az erősen kölcsönható elektronrendszerek vizsgálata. Korrelált elektronok tulajdonságait eddig komplex összetételű kristályokban fedeztek fel. A legegyszerűbb rendszer, amelyben mind elméletileg mind kísérletileg a jelenség vizsgálható, az úgynevezett romboéderes grafit. A jelentkező feladata alacsony energiás modell építése lesz szoros kötésű közelítésben a rétegződési hibák elektromos tulajdonságainak vizsgálatára. A modell segítségével meghatározható a különböző konfigurációk esetén az állapotsűrűség a felszínen. Ez felbecsülhetetlen információt szolgáltat a felületi vizsgálati módszerekkel (mint amilyen például a pásztázó alagútmikroszkópia) kinyerhető adatok értelmezéséhez. A munka Tajkov Zoltán vezetésével az EK-MFA kutatóintézetben valósul meg.

---

Network analysis on Liquid-Liquid Phase Separation Proteins

Supervisor: Palla Gergely Dr.

Abstract: Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS) is an intracellular mechanism through which membrane-less condensates are formed, which lack the separating lipid bilayer. These condensates have been shown to have significant roles in many biological processes, such as buffering or protein activation. Later studies have found condensate formation is critical for regulation of transcription in cancer cells. To get a better understanding of this recently discovered phenomenon, we would like to thoroughly analyse the Protein-Protein Interaction/ Signalling Networks of LLPS proteins to find the inner-network characteristics, which could determine key features of this mechanism. The supervisor of the research is Prof. Péter Csermely

---

Speciális jellemzők azonosítása multispektrális képarchívumban

Supervisor: Pollner Péter Pál

Abstract: Multispektrális képarchívum készítése infravörös mikroszóppal: spektrumok elemzése; infrakép-látható kép illesztése; anomália-detekció

TTK Elméleti Fizikai Tanszék

Semi-classical approximation with finite chemical potential

Supervisor: Nógrádi Dániel

Abstract: The leading contribution in the semi-classical approximation of gauge theories coupled to fermions can be expressed by the determinant of the Dirac operator. The task is to compute this determinant in an instanton background at finite chemical potential.

---

Integrálható modellek vizsgálata

Supervisor: Pozsgai Balázs Sándor

Abstract: A feladat az integrálható Ruijsenaars-Schneider modell és a sine-Gordon modell összehasonlítása.

TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

A mikrohullámú háttérsugárzás és a kozmikus háló korrelációi

Supervisor: Csabai István Ervin

Abstract: A téma keretében a modern számítógépes szimulációk, adatelemzés és gépi tanulás eszköztárát felhasználva vizsgáljuk a galaxisok eloszlásából számolható nagyskálás anyageloszlás és a kozmikus háttérsugárzás közötti korrelációkat abból a célból, hogy minél pontosabban meg tudjuk határozni a kozmológiai modell részleteit, paramétereit. A projekt során kiemelt szerep jut a korábbinál távolabbi vöröseltolódás tartományokban végzett méréseknek, amihez nagy égboltfelmérési programokból származó kvazár-katalógusokat is felhasználunk majd. A kutatás ELTE-Konkoly Csillagászati Kutatóintézet együttműködésben zajlik. Témavezetők: Kovács András, Csabai István

---

A THINGS katalógus galaktikus sebességgörbéinek elemzése

Supervisor: Csabai István Ervin

Abstract: Leírás: A newtoni gravitáció termodinamikai elméletéhez tartozó téregyenletek megoldásához numerikus módszer fejlesztése. A THINGS katalógus galaxissebességgörbéire az elmélet illesztése, az illesztés jóságának elemzése, illetve összevetés más elméleti számítási eredményekkel (sötét anyag, MOND, szuperfolyadék). A termodinamikai elmélet megoldása különféle speciális esetekben (gömbszimmetrikus, korong, stb..). A megoldások stabilitásvizsgálata. Összevetés a távolhatásos statisztikus elmélettel. Témavezető: Ván Péter, WIGNER FK

---

Quantum-enhanced and quantum-inspired machine learning models

Supervisor: Csabai István Ervin

Abstract: Quantum computers have the potential to excel at learning probability distributions and generating data from them due to the inherent probabilistic nature associated with measuring a quantum state. This makes generative modelling a very promising near-term approach for quantum machine learning. The MSc project aims to study certain quantum enhancements to classical generative models and analyze cases when these can be efficiently simulated with tensor networks, thus also making these quantum-inspired classical methods. Témavezető: Zimborás Zoltán, Wigner; Belső konzulens: Csabai István

---

Elektrokonvekció ferroelektromos nematikus folyadékkristályban

Supervisor: Cserti József Dr.

Abstract: Nemrég igazolták kísérletileg a ferroelektromos nematikus folyadékkristály fázis létezését. A hagyományos nematikus fázishoz képest az új alacsonyabb szimmetriájú és hatalmas spontán polarizációval rendelkezik, ezáltal rendkívüli érzékenységet mutat az elektromos mezőkre, ami nem csak tudományos szempontból teszi fontossá a felfedezését, hanem a folyadékkristályok új osztályának megjelenése az alkalmazásokban is nagy potenciállal kecsegtet. Az elektrohidrodinamikai instabilitások, amelyek elektromos tér által keltett (elektro)konvekció formájában jelentkeznek, előfordulnak klasszikus nematikus folyadékkristályokban, de az anyagi paraméterek specifikus kombinációját igénylik. A diplomamunka célja egy ferroelektromos nematikus folyadékkristályban a spontán polarizáció és a háromdimenziós folyékonyság kombinációja által lehetővé váló új típusú elektrokonvekció tulajdonságainak kísérleti vizsgálata. A munkavégzés helye: Wigner Fizikai Kutatóközpont. Külső témavezető: Salamon Péter.

---

Ponthiba kvantumbitek tanulmányozása kétdimenziós félvezetőkben

Supervisor: Ivády Viktor

Abstract: Az MTA-ELTE ÚjKubit Lendület program keretében szerkezeti hibák által létrehozott spin kvantumbiteket fogunk tanulmányozni első elvű számítási módszerekkel.

---

Andreev molekulák hatása az áram-fázis relációra

Supervisor: Kormányos Andor

Abstract: We will study the current-phase relation (CPR) in graphene based double Josephson junctions which have been recently studied in arXiv:2208.11536. In particular, we consider how the hybridization of the Andreev bound states affects the CPR. We will consider the effects of a finite magnetic field as well. This study is also related to a recent experimental work Nano Letters 20, 7129 (2020).

---

Kvantumoptikai áramkörök tanulmányozása

Supervisor: Oroszlány László

Abstract: Napjainkban a kvantuminformatikai áramkörök egyik ígéretes megvalósítása koherens egy foton források optikai áramkörökkel történő vezérlésén alapszik. A kvantumos információ legalapvetőbb építőköve a kvantumbit melyet realizációit kétállapotú kvantumrendszerek adják. A kvantumbit alapú architektúrák mellett lehetőség van több állapotú rendszerek alkotta, úgynevezett, kvantumditekre is alapozni kvantumos algoritmusokat. A jelölt a kutatás alatt először megismerkedik a kvantuminformáció elmélet alapvető építőköveivel, ezt követően, az optikai rendszerekben realizált kvantumbitek és a kvantumditekre alapuló algoritmusok közti különbségeket tárja fel.

TTK Geofizikai és Űrtudományi Tanszék

Természetes eredetű VLF jelek azonosítása földi és műholdas méréseken

Supervisor: Lichtenberger János Dr.

Abstract: Az űridőjárási folyamatok modellezése és előrejelzése kulcskérdés a műholdak biztonsága szempontjából. A sugárzási övek dinamikájának egyik fő mozgatóeleme a hullám-részecske kölcsönhatás. A plasma transzportját leíró Fokker-Planck egyenlet diffúziós együtthatói a természetes eredetű VLF és ULF hullámok intenzitásából származtathatóak. Az hullám-intenzitásokat földi és műholdas hullámérésekből lehet származtatni. Ehhez szükséges a jelek (kórusok, hissek, whistlerek, stb.) azonosítása és lokalizálása az idő vagy frekvenciatartományban. A jelölt feladata az jelazonosítás és lokalizálás megoldása gépi tanulásos módszerekkel. Témavezetők: Lichtenberger János és Csabai István

---

26 theses topics

Anyagfizikai Tanszék

Réz-cirkónium vékonyréteg kristályszerkezet vizsgálata transzmissziós elektronmikroszkóppal

Supervisor: Kovács Zsolt

---

Surface nanostructures for the optical sensing of biomolecules

Supervisor: Kovács Zsolt

Abstract: Surface nanostructures for the optical sensing of biomolecules Témavezető: Petrik Péter

---

Iterált nemlineáris kvantumprotokollok viselkedése zaj jelenlétében

Supervisor: Széchenyi Gábor

Atomfizikai Tanszék

Kvantumstatisztikus korrelációk a nagyenergiás fizikában

Supervisor: Csanád Máté

Abstract: Az elmúlt évtizedben különböző felfedezések nyomán kiderült, hogy nagyenergiás nehézion-ütközésekben létrejön az úgynevezett erősen kölcsönható kvark-gluon plazma (sQGP). Ez az anyag töltötte ki a világegyetemet az Univerzum első mikromásodperceiben. Részecskegyorsítókban létrehozott nagy ütközési energiákon, mint amilyen a Relativisztikus Nehézion-ütköztető (RHIC) maximális energiája, az sQGP folytonos átmenettel alakul hadronikus anyaggá. Ez a hadronikus anyag ezután gyors táguláson megy keresztül, majd az alkotóelemeit az ütközési pont köré épített detektorok érzékelik. Alacsonyabb ütközési energiákon elsőrendű kvark-hadron fázisátalakulás várható elméleti alapon, azonban ez még nincs kísérleti eredményekkel megerősítve. A két régió között közepes energiákon létezhet egy kritikus végpont (CEP) az erősen kölcsönható anyag fázisdiagramján. A szakdolgozat célja ezen fázisdiagram vizsgálata a kvantumstatisztikus korrelációk módszerével.

---

Search for exotic phenomena at the LHC

Supervisor: Pásztor Gabriella

Abstract: The CMS experiment at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN was designed to measure precisely the properties and interactions of elementary particles in the proton-proton collisions of the LHC, the most energetic particle accelerator ever built. The research programme focuses on precision measurements of the electroweak sector as well as on direct searches for new phenomena such as the production of dark matter or supersymmetric particles.
The student will analyse proton-proton collision data collected at a record energy of 13 TeV with the aim to glimpse at New Physics phenomena in collaboration with members of the MTA-ELTE Lendulet CMS Particle and Nuclear Physics Group as well as international partners. The project will allow the student to work in an international environment at the fore front of high energy physics, to learn the experimental methods used in particle physics experiments with complex detector systems, and to apply novel data mining and analysis techniques.

---

Töltéscsere vizsgálata az LHC-nél

Supervisor: Veres Gábor

Abstract: A tóltéscsere mérésének lehetősége az LHC-nál és kapcsolata a kozmikus sugárzás fizikájával.

Biológiai Fizika Tanszék

Siklórepülő madarak repülési paramétereinek pályaadat alapú meghatározása realisztikus termik-szimuláció segítségével

Supervisor: Nagy Máté, Pedro Lacerda

---

Nanoliteres vizes cseppek és sejtkultúrák robotizált nyomtatása mikroszkópon

Supervisor: Szabó Bálint

Abstract: A biológiai folyadékok kezelése a nanoliteres méretskálán fizikai és technikai kihívásokat vet fel, amik megoldása új módszerek megalapozásához szükséges.
https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-019-2317-8 https://www.nature.com/articles/srep09551

---

Manipulation of laser microdissected single cells and tissue sections and their molecular biological examination

Supervisor: Szabó Bálint

---

Peptid rétegek fejlesztése, és sejtadhéziós tulajdonságának vizsgálata biofizikai módszerekkel

Supervisor: Szabó Bálint

Abstract: A sejtadhézió és a sejtadhéziós peptidek kutatása napjainkban fontos kérdés a gyógyászatban (pl.: implantátumok felületének bevonása sejtadhéziót elősegítő bevonatokkal) és biotechnológiában (pl.: szövetmérnökség), mivel a sejtadhézió folyamatának jelentős szerepe van a szervek és szövetek kialakulásába. Az említett sejtadhéziós folyamatok és vonatkozó erők optikai bioszenzorokkal és modern egyedi sejtes biofizikai módszerekkel valós időben tanulmányozhatóak. Ennél fogva a hallgató a diplomamunkája során az ELKH EK MFA Nanobioszenzorika Laboratóriumában található optikai bioszenzorok (Epic BT, OWLS) és biofizkai paraméterek mérésére alkalmas műszerek (FluidFM és Mikropipetta) működési elvével, illetve a mért adatok kiértékelésével fog megismerkedni. Ezenfelül gyakorlatot szerez az emlős sejtek kezelésében és steril munkavégzésben.

---

Belief system dynamics with realistic agents

Supervisor: Zafeiris Anna Kinga

Abstract: The main goal of the scientific field called "opinion dynamics" is to model the ways by which opinions spread within human communities, and, accordingly, to identify the mechanisms and circumstances leading to consensus or fragmentation. The vast majority of present-day models apply agents without inner structure, that is, individuals in these models assumed to represent their beliefs with a simple scalar. The main goal of the present research is to create an opinion dynamics model with more realistic agents, organizing their beliefs in coherent structures.

Elméleti Fizikai Tanszék

Általános relativitáselmélet fázistérben

Supervisor: Bene Gyula

Abstract: Az általános relativitáselmélet koordinátatranszformációit és az elektromágnesség elméletéből ismert mértéktranszformációkat töltött részecskék fázisterében értelmezett kanonikus transzformációk speciális eseteiként kezeljük. Azt a kérdést kívánjuk megoldani, hogy az Einstein-Maxwell-egyenletrendszer megfogalmazható-e tetszőleges kanonikus transzformációra kovariáns formában. http://bodri.elte.hu/seminar/bene_20201111.mp4 http://bodri.elte.hu/seminar/bene_20201111.html

---

Radiation of scalar field oscillons

Supervisor: Bene Gyula, Fodor Gyula

Abstract: Massive nonlinear scalar fields tend to form long-living localized oscillon states. The task will be the determination of the exceptionally small radiation rate of these configurations. Since the radiation amplitude is extremely little, there is a need for a numerical analysis which is far more precise than usual methods. We plan to compare these numerical results with a higher order generalization of an analytical expansion method. The numerical calculation should be performed by a newly developed spectral code.

---

A gravitáció Einstein-Cartan--elméletének egyes kozmológiai vonatkozásai

Supervisor: Bántay Péter, Bene Gyula

Abstract: A gravitáció Einstein-Cartan--elmélete abból a feltevésből indul ki, hogy a gravitációs mezőt az anyag sűrűségeloszlása mellett annak spineloszlása is befolyásolja, ezáltal a téridő szerkezetét már nem egyszerűen annak metrikus tenzora határozza meg, de egy további, ún. torziós tag is szerepet kap. Bár a torziós tag hatása gyakran elhanyagolható, kozmológiai skálán jelentősé válhat, érdekes alternatíváját szolgáltatva ezáltal a standard big bang kozmológiának. A szakdolgozat célja ezen kérdéskör beható vizsgálata.

---

Proton tomográfiás szimulációk

Supervisor: Papp Gábor

Abstract: A rákterápiában a proton (nehézion) besugárzás jelentős előnye a gamma terápiához képest, hogy az energialeadás zöme a test belsejében következik be. Jelenleg messze az elérhető pontosság alatt dolgoznak viszont ezzel a módszerrel, mivel a diagnosztika továbbra is foton CT-vel történik, mely a foton és nem a proton szempontjából érzékelt környezetről ad számot. Nemzetközi csoportunk jelenleg egy ilyen eljárást fejleszt ki, a detektoroktól a kiértékelő szoftverig. A diplomamunka során a fejlesztés szimulációs részével (Gate szoftver futtatása, kiértékelő szoftver írása python-ban) a feladat.

---

A QCD megmaradó töltéseinek fluktuációi

Supervisor: Pásztor Attila

Abstract: A QCD megmaradó töltéseinek (elektromos töltés, barionzám, ritkaság) fluktucáióit vizsgáljuk nagykanonikus sokaságban, rácstérelméleti módszerekkel.

---

The snapshot view of parallel dynamical evolutions

Supervisor: Tél Tamás

Abstract: Systems subjected to parameter drift

Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Geometric deep learning for scientific data exploration

Supervisor: Csabai István

Abstract: The "classical" deep learning builds on the fact that objects in a picture remain the same when images are shifted. This translation invariance is utilized in the convolutional neural net structure. We know, that translational symmetry is only one of many, and more general architectures (like graph neural nets that invariant on permutation) can be built. The goal of this Master's thesis is to study the general framework of geometric deep learning and use these architectures for exploring scientific data.

---

Mozgásegyenletek meghatározása mesterséges intelligenciával

Supervisor: Csabai István

Abstract: A dolgozat célja, hogy megfigyelt idősorokra automatikusan mozgástörvényeket állapítsunk meg, és az abból származtatott rekurzióval folytassuk az idősort. A mozgástörvények függvényét neurális hálóval reprezentáljuk, amelynek felépítésében a szimmetriákat expliciten figyelembe vesszük. Amennyiben az idősorok differenciálegyenletek numerikus szimulációjából származnak, az eljárás alkalmas nagy lépésközű numerikus kódok kifejlesztésére. (Témavezető: Jakovác Antal, Wigner FK, Belső konzulens: Csabai István)

---

Changepoint detection in modern telecommuncation networks

Supervisor: Csabai István Ervin

Abstract: Modern telecommunication networks are generating a tremendous amount of data on network status, performance and operations. Monitoring key performance indicators (KPI) is crucial for fast preventive actions and easy root cause analysis. The challenge is extending the monitored information with the right KPIs and dimensions to be partitioned from big data, with the minimal necessary additional hardware and resources. We discuss a methodology on time series changepoint detection and identifying anomalous network activities.
Külső témavezetők: Biró Alexander Zlatniczki Ádám

---

Lightning prediction and statistics using reanalysis proxies

Supervisor: Csabai István Ervin

---

Szub-MHz pontosságú optikai frekvencia-referencia építése, kvantumoptikai kísérleti rendszerbe való beépítése és kísérletek elvégzése

Supervisor: Cserti József

Abstract: A kvantumoptikai kísérleti laboratóriumban egy új atom-foton interfész rendszert állítunk össze, amely a kis intenzitású mikrohullámú és optikai frekvenciás sugárzás konverzióját célozza meg. A rendszer megfelelő működéséhez szükséges egy 100 kHz pontosságú optikai frekvencia-referencia megépítése. A jelölt egyik feladata egy légmentesen zárt, hőmérsékletstabilizált, hangolható optikai Fabry-Pérot rezonátor építése, illetve ennek a referenciának a beépítése az új atom-foton interfész rendszerbe két - hullámhosszban egymástól távol álló - lézerfény egymáshoz való stabilizálásához. A diplomamunka része a teljes kísérlet működtetése, mérések vezérlése, adatok felvétele és kiértékelése.

---

Aharonov-Bohm effect in multi band electron systems

Supervisor: Cserti József

Abstract: The Aharonov-Bohm effect refers to the scattering of charged particles on an infinitesimally thin solenoid. While such an arrangement does not affect the motion of charged particles in classical electrodynamics, it does in quantum mechanics, and only the latter can give the correct result for the differential scattering cross-section. The theory of the effect was developed for the Schrödinger equation of the free-electron. Our aim is to systematically extend the calculation of the wave function and the differential cross-section of the effect to systems described by a multicomponent wave function relevant in solid-state physics. The generalization of the study of the Aharonov-Bohm effect discussed above can be a theoretically significant advance in the understanding of elastic scattering processes in magnetic domains.

---

Andreev bound states in topological graphene nanoribbons

Supervisor: Kormányos Andor

---

Topologikus szupravezetők alapállapotának vizsgálata erős kölcsönhatás jelenlétében

Supervisor: Oroszlány László

Abstract: A kvantumtechnológia elemi építőköveinek egyik ígéretes megközelítését a nanométeres skálán megmunkált félvezető és szupravezető rendszereket ötvöző hibrid struktúrákban definiált kvantumbitek adják. Ezek a szilárdtest alapú kvantumbitek könnyen integrálhatók komplex kvantumszámítást végző nagyobb áramkörökbe. Az ilyen kvantumbitek stabilitása lényegesen megnövelhető az őket hordozó szilárdtestek topologikus jelenségeinek kiaknázásával. A topologikus szupravezetők alacsony energiás gerjesztései az elektronok kölcsönhatása révén a Majorana-gerjesztéseknél bonyolultabb parafermion illetve Fibonacchi-anyon tulajdonságokat mutatnak. Ugyan a Majorana részecskék kiváló kvantumos memóriaként használhatóak, de univerzális kvantum információ feldolgozására a kölcsönhatások által stabilizált kvázirészecskék alkalmasabbak. A diplomamunka célja a topologikus szupravezető fázisban megjelenő egzotikus gerjesztések elméleti tanulmányozása numerikus módszerek és analitikus számítások segítségével.

---

Élőkép-megosztásos hálózati alkalmazások késleltetéseinek vizsgálata rögzített videófolyamok elemzésével

Supervisor: Stéger József

Abstract: A COVID19 miatt ugrásszerűen elterjedtek az előkép megosztására alkalmas konferenciaprogramok, úgy mint például a google meet. A programban amikor egy felhasználó megosztja a számítógépes asztalát, kép a képben jelleggel egyre kisebb képkockák hosszú láncolatát lehet előállítani. Az egyes kis képockákon a változás időben késleltetve terjednek tova, amelynek automatikus detektálása és mérése lehetőséget teremt a rendszerre jellemző látens időzítések becslésére. Cél ezt a problémát körüljárni.

---

Dinamikus kereskedési stratégiák stabilitásának és kockázatának vizsgálata

Supervisor: Vattay Gábor Gyula

Csillagászati Tanszék

Bolygóközi lökéshullámok terjedésének vizsgálata - Propagation of interplanetary shocks in the heliosphere

Supervisor: Facskó Gábor István, Gabányi Krisztina

Abstract: NASA and ESA dispatched a fleet to study the heliosphere and the planets of the Solar System both from inside and outside of the Earth's orbit. Another group of space probes recorded the variations of the solar wind at the L1 Lagrange point. The purpose of this thesis is to observe interplanetary shocks by at least two different spacecrafts, to determine the changes and developments of the shock parameters during propagation, and to compare the collected conjugated observations with existing models and simulations.
A NASA és az ESA űrszondái a földpályán belül és kívül is vizsgálták a helioszférát és a bolygókat, miközben egy másik csoport az L1 Lagrange pontnál rögzítette napszél változásait. A diplomamunka célja ugyanazon bolygóközi lökéshullámok megtalálása legalább két szonda méréseiben. Majd annak a megállapítása, hogy miképpen változtak meg azok tulajdonságai a terjedés közben. Végül az észlelések összevetése a létező modellekkel és szimulációkkal.

---

4 theses topics

Atomfizikai Tanszék

Volume concepts in black hole thermodynamics

Supervisor: Nagy Márton Imre

Abstract: Volume is a coordinate dependent concept in general relativity. Therefore black hole thermodynamics is developed without volume and pressure in the thermodynamic state space. Recent research revealed that volume could be defined invariantly, and the extension of black hole thermodynamics has been started in this direction. The master thesis aims to review the volume concepts and the related thermodynamic assumptions and analyze the consequences for various black holes.

Biológiai Fizika Tanszék

Látás alapú drónvezérlés

Supervisor: Csabai István, Vásárhelyi Gábor

Abstract: Célunk számítógépes látáson alapuló intelligens drónvezérlés létrehozása. Ehhez egy open-source kvadrokopter platformot egészítünk ki nagy számítási kapacitással, stabilizált kamerával és valós idejű képfeldolgozással. A működő HW rendszert intelligens célpontfelismerési, célpontkövetési feladatokkal teszteljük. A téma végső célja több drón látást is figyelembevevő együttműködésének kialakítása.

---

Sejtpusztulás és sejtosztódás modellezése különböző sugárterhelések esetén

Supervisor: Derényi Imre, Madas Balázs Gergely

Abstract: Ionizáló sugárzás hatására a sejtek osztódási képessége megváltozik, jellemzően a dózis növekedésével csökken. Egyes sejtvonalaknál azonban megfigyelhető olyan is, hogy a sugárterhelés növekedésével nő azon sejtek hányada, amelyek megőrzik osztódási képességüket. A hallgató feladata egy olyan matematikai modell készítése és alkalmazása, amelyben a sejtek osztódásukat és is pusztulásukat összehangolva végzik annak érdekében, hogy a sejtpopulációban a mutációk száma minél alacsonyabb legyen.

Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Gépi tanulási módszerekkel támogatott kozmológiai elemzések

Supervisor: Csabai István

Abstract: A gépi tanulási megközelítés csírájában már régóta szerepelt számos tudomány eszköztárában, de az utóbbi évek hardver forradalma és a módszerek finomodása új távlatokat nyit. A diplomamunka keretében elsősorban azt vizsgáljuk, hogy mennyiben segítheti ez a megközelítés a kozmológiai nagyskálás szerkezet vizsgálatát.

---