Program Archive of the Ortvay Seminar Series 2005 Spring

2005. február 17. , csütörtök, 15 órakor
Vattay Gábor (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék):

"Az Internet mint komplex rendszer"

Kivonatos ismertetés:

2003-ban a komplex rendszerek vizsgálatára egy nagy, önálló kutatási programot indított az EU. Az Internetnek, mint az egyik legfontosabb és legérdekesebb komplex rendszernek a fejlődését vizsgálja az egy éve indított EVERGROW Project, melynek mérési alprogramját koordináljuk a Collegium Budapestben. Olyan kérdésekre várunk választ, mint hogy milyen az Internet gráfjának struktúrája, és hogyan fejlődik hónapról hónapra? Milyen fraktál tulajdonságokkal rendelkezik a forgalom a vonalakon és ott milyen eloszlásban áll a kihasználható sávszélesség a rendelkezésünkre? Leírható-e a nemlineáris dinamika, a káosz, illetve a sztochasztikus módszereinek segítségével a rendszer viselkedése? Lehetséges-e rövid és hosszú időskálákon előrejelzéseket tenni? A mérések csak indirekt módon értékelhetők ki, hasonlóan a nagyenergiájú szóráskísérletekhez. A vonalak sorozatán áthaladó csomagok késleltetéséből az "inverz szórási problémához" hasonlóan kell rekonstruálnunk a hálózat belsejében történteket.

Az elmúlt évben 15 GPS idő-szinkronizált mérőállomásból álló "hálózat tomográfot" telepítettünk Európa különböző pontjaira melyhez a SETI@home mintájára kialakított, jelenleg kb. 600 önkéntesen csatlakozott személyi számítógépen futó mérő-ügynök is kapcsolódik. Az adatokat a programban beszerzett 28 processzorból álló új IBM Blade Centerünkön értékeljük ki.

Az előadásban egyaránt bemutatom a méréseket és az elméleti kutatásokat, illetve kapcsolódásukat az ELTÉ-n most induló NKFP pályázatunkhoz, mely az adatküldés dinamikájának optimalizálását célozza.


2005. február 24. , csütörtök, 15 órakor
Záray Gyula (ELTE, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék):

"Az ELTE TTK szerepvállalása a hazai környezettudományi kutatásokban"

Kivonatos ismertetés:

A környezettudomány interdiszciplináris jellegéből adódóan, mind az alap-, mind az alkalmazott kutatás szintjén igényli a biológusok, fizikusok, kémikusok, geológusok és matematikusok együttes, összehangolt munkáját, amelyhez jól felszerelt laboratóriumi háttér társul. Mindezen követelményeknek hazánkban leginkább az ELTE TTK felel meg. Kari összefogással benyújtott pályázatunkkal lehetőséget és pénzügyi támogatást nyertünk el egy Környezettudományi Kooperációs Kutató Központ (KKKK) létrehozására. Az előadás áttekintést ad a 13 együttműködő ipari és önkormányzati partner által megfogalmazott kutatási feladatokról és a KKKK szervezeti felépítéséről.

A pályázat hátteréül szolgáló, már lezárt vagy jelenleg is futó környezettudományi tárgyú projektek közül a biofilm-kutatásról, az autókban használt katalizátorok által kiváltott környezetterhelésről, a gyógyszermolekulák és metabolitjaik felszíni vizeinkben való megjelenéséről és az arzén specieszek víz/növény rendszerekben történő átalakulásáról számol be az előadó. Ezen eredmények elérését a Kar kémikusainak és biológusainak közös kutatásai tették lehetővé.


2005. március 3. , csütörtök, 15 órakor
Szenes György (ELTE Általános Fizika Tanszék):

"A nagyenergiájú ionbombázás hatása különféle anyagokra"

Kivonatos ismertetés:

A nagyenergiás ionok egyrészt rugalmasan ütköznek a rácsatomokkal, másrészt gerjesztik az elektronokat (rugalmatlan kölcsönhatás). A rugalmas és rugalmatlan kölcsönhatást a magfékezéssel (S_n) és az elektronfékezéssel (S_e) jellemezzük. Az ionok rendszámától függően S_e már E=0.015-0.15 MeV/amu felett dominál (S_e/S_n>10) és U bombázás esetén megközelíti az S_e=50 keV/nm értéket. A fellépő hatások elsősorban attól függnek, hogy az elektronok energialeadása mennyire lokalizált. A lokalizáció mértéke csökken a transzport tulajdonságok javulásával. Szigetelőkben az ion pályája mentén magas hőmérsékleti tartomány ún. thermal spike alakul ki, amelyben a maximális hőmérsékletmelkedés akár a 10^5 K-ot is elérheti, de jó vezetőkben ez mindössze 10 K nagyságrendű. A nagy energiasűrűség következtében az ion pályája mentén az anyag súlyosan roncsolódik, gyakran amorfizálódik. A szigetelőkben fellépő tipikus jelenségek az amorf nyomok kialakulása, a felületi hibák (hillock) keletkezése, a határfelületi keveredés, a porlasztás és a duzzadás.

Egy különleges jelenség az intakt biomolekulák (aminosavak, inzulin stb) deszorpciója nagyenergiás ionbesugárzáskor. Ezekre a hatásokra thermal spike modelünk kvantitativ magyarázatot ad. A model alapján értelmezni lehet a C60 és más klaszter ionokkal végzett besugárzási kisérleteket is, amikor S_n és S_e együttes hatása érvényesül. Ismertetjük a félvezetőkkel, magas hőmérsékleti szupravezetőkkel és polimerekkel kapcsolatos néhány eredményünket is. Végül tárgyaljuk az amorf anyagokban ionbesugárzás hatására kialakuló anizotróp növekedést és néhány fontosabb alkalmazást.


2005. március 10. , csütörtök, 15 órakor

Ivo Verovnik (National Education Institute, Slovenia):

"Making visible the human voice and music by the use of modern technology"

Kivonatos ismertetés:

Sound is an important component of our everyday communication. The physics of the human voice is often neglected in school curriculum due to complexity of the structure of the human speech organ, production of a voice and its explanation. There was usually also not enough suitable and efficient didactic material to support the lessons about human voice. The rapid development of computer technology which is nowadays available to the teachers and students enables significant progress in this field. The collection of selected didactical examples of different sound phenomena and its analyses will be presented. Among them: fundamental characteristics of different types of sound, voices used in human speech, the difference between the voices of non-trained and famous opera singers, physical background of musical intervals, consonance and dissonance, musical scales and some interesting examples of the sound of musical instruments.

2005. március 17. , csütörtök, 15 órakor
Francis Ian Bickford Williams (SPEC, CEA-Saclay, France és SZFKI, MTA-Budapest):

"From Classical Coulomb Crystal to Quantum Wigner Transition - in 2-D"

Kivonatos ismertetés:
Electrons in a metal behave as a conducting Fermi liquid; the interaction with the underlying lattice of ions is felt mostly as renormalised mass and the mutual interaction is hardly felt at all. As early as 1934, Wigner pointed out that if electrons were heavier, or more dilute, the ground state should be not a liquid but a (now called Wigner) crystal of electrons. Usually extrinsic disorder is stronger than the mutual Coulomb interaction at the low densities at which this would occur and the electrons get stuck in the disorder potential instead of crystallising. In the absence of disorder, the quantum kinetic (Fermi) energy favours the more delocalised liquid configuration and the criterion determining which configuration is more favourable compares Fermi energy with Coulomb energy: rs=W(Coulomb)/W(Fermi)=(e2/a)/(h2/ma2)=a/aB, where a is the mean distance between electrons. In usual metals, rs~1 whereas the crystalline ground state is only expected for rs > 102 in 3 dimensions. It was another 45 years before experimentalists found a system satisfying this and the disorder criterion.

The first, very classical, Coulomb crystal was seen in 1979 in the very low disorder system of electrons on the cold surface of liquid helium, at rs~1000. This very classical system is an ideal test bed for classical melting in 2 dimensions. Experiments have been possible on structure, spatial fluctuations, transverse phonons and thermodynamics, all of which point to melting by separation of dislocation pairs, a mechanism proposed for 2-D melting by Kosterlitz and Thouless.

Nine years later the quantum melting transition was observed for electrons constrained to 2-D by a high quality (low disorder) GaAs/GaAlAs heterojunction. Despite rs~3, the quantum fluctuations could be reduced by the application of a strong magnetic field perpendicular to the plane of the dynamics. As one raises the magnetic field in this system one observes the integral then the fractional quantum Hall effects before the fluctuations are reduced sufficiently that, at sufficiently low temperature, the charges crystallise. In this system, the background disorder is no longer negligible and leads to collective pinning and non-linear longitudinal and Hall conductivity. This aspect of the problem, a periodic elastic network in a random field, resembles the problem of vortices in superconductors and in particular in very anisotropic quasi-2-D high Tc superconductors like BSCCO on which non linear conduction in the "free flux flow" regime of the vortex solid phase has recently been investigated at the SZFKI.


2005. március 31. , csütörtök, 15 órakor
Groma Géza (MTA Szegedi Biológiai Központ, Biofizikai Intézet):

"Fényindukált ultragyors töltésmozgások bakteriorodopszinon"

Kivonatos ismertetés:

A bakteriorodopszin fényenergia hasznosító membránfehérje, melynek funkciója a membránon keresztüli protontranszport által elektrokémiai potenciál létrehozása. Az evolúció korai szakaszából származó fehérje a teljes energetikai folyamatot egymaga képes végrehajtani, ezáltal kulcsfontosságú volt a membrán bioenergetikai folyamatokat általánosan leíró kemiozmotikus elmélet térhódításában.

A bakteriorodopszint tartalmazó bíbor membránok elektromos térben makroszkópikusan orientálhatók, ezáltal a protonpumpához tartozó töltéstranszport összetett folyamata elektromos jelként közvetlenül mérhető. Előadásomban ismertetem a töltéstranszport kezdeti, a fs-ps időtartományba eső lépéseivel kapcsolatos legújabb vizsgálatainkat, melyek a fényenergia elektromos energia átalakulás mechanizmusának megismerését célozzák. Bemutatom, hogy ezzel kapcsolatban egy igen érdekes elméleti optikai probléma merül fel, és ismertetem az ennek magyarázatára kidolgozott kvantumelektrodinamikai elméletet. Megmutatom, hogy az időfelbontásos spektroszkópia egyik legújabb ágával, a koherens infravörös emisszióval milyen információk nyerhetők a kezdeti töltésmozgásokról, és a kapott kísérleti eredmények hogyan interpretálhatók a fenti elmélet keretében.

 


2005. április 7. , csütörtök, 15 órakor
Az ELTE Pázmány Péter s. 1/A alatti épületében a földszinti 0.83 elõadóban
Tóth Imre (MTA Konkoly-Thege Csillagászati Kutató Intézet):

"Az ekliptikai üstökösök eredete"

Kivonatos ismertetés:

Az üstökösök és a kisbolygók a Naprendszer kisebb égitestjei. Közöttük az ún. primitív (egyszerű felépítésű) kisebb égitestek: az üstökösök, kentaurok, transzneptun objektumok és bizonyos tipusú kisbolygók különösen fontosak a Naprendszer kialakulási körülményeinek megismerésében. Ezek az egyszerű felépítésű, őseredeti kis égitestek a bolygórendszerünk kialakulásakori maradékanyagok, amelyek belsejükben nagyrészt még szinte érintetlenül megőrizték a képződésükkor az ősi Naprendszerben végbement fizikai és kémiai folyamatok lenyomatát.

 

A legkisebb, de egyszerű őseredeti felépítésük miatt a legfontosabb, és egyébként pedig a legrégebbi időktől fogva tanulmányozott kis égitestek az üstökösök. Az üstökösöknek alapvetően két nagy forrásvidéken van rezervoárja a Naprendszerben: egy gömbszimmetrikus térrész, amely néhány tízezer csillagászati egység távolságnál kezdődik és mintegy 1-1,5 fényévnyire terjed ki a Naptól, ez az Oort-felhő üstököseinek a forrása, a másik a transzneptun övezet, amely a Neptunusz pályáján túl kezdődik és mintegy 50 csillagászati egységre terjed ki a Naptól. Egyes objektumai több száz vagy ezer csillagászati egységre vannak naptávolban, de napközelbe a transzneptun övbe térnek vissza.

Az ekliptika síkjához közel és direkt irányban keringő, régebben rövid keringési idejűnek nevezett üstökösök az ekliptikai üstökösök. Régebbi paradigma szerint ezek az Oort-felhőből kerültek be a Naprendszer belső térségeibe és a nagybolygók pályamódosító hatására váltak rövid keringési idejű üstökössé. Kiderült azonban, hogy ez a folyamat nem eléggé hatásos és nem biztosítja az ekliptikai üstökösök ma is megfigyelhető folyamatos utánpótlását. Az új paradigma szerint ezek forrása a transzneptun övezet és őseik a Kuiper-öv objektumok.

Az üstökösmagok fizikai tulajdonságait nagy földi teleszkópokkal, a Hubble űrtávcsővel, valamint az infravörös űrteleszkópokkal, régebben az ISO, ma pedig Spitzer Space Telescope-pal figyelhetjük meg. Az így kapott eredmények, úgy mint a magok mérete, színe összehasonlíthatók a többi primitív kisebb égitest adataival, és megkereshetjük az ekliptikai üstökösök lehetséges őseit, amelyek elsősorban a kentaurok és bizonyos típusú transzneptun objektumok (Kuiper-öv és szórt korong objektumok) között találhatók. Úgy tűnik, hogy a transzneptun objektum - kentaur - ekliptikai üstökös kronológikus evoluciós sor működik. A jövő nagy átvizsgáló (survey) programjai és a helyszíni űrszondákkal végzendő vizsgálatai nagy előrelépést jelentenek majd a primitív kisebb égitestek és ezen keresztül a Naprendszer kialakulásának megismerésében.


2005. április 14. , csütörtök, 15 órakor
Bárdossy György (az MTA rendes tagja):

"A kontinensvándorlás következményei (földrengések, cunamik, vulkáni kitörések)"

Kivonatos ismertetés:

A földrengések, cunamik és a vulkáni kitörések térben és időben szorosan összefüggő jelenségek, melyek kiváltó oka a kontinensvándorlás. Az előadó áttekinti, hogy a korábbi "fixista" elméleteket miként váltotta fel a kontinesvándorlás (lemeztektonika) elmélete. Bemutatja az elméletet alátámasztó tényeket és a még nyitott kérdéseket. Ismerteti a Föld litoszféra lemezeit és ezek egymáshoz viszonyított mozgását. Példákat mutat be a lemez-szétválás, az ütközés és az oldalirányú elcsúszás eseteire. Térképeken mutatja be a földrengéses és a vulkáni övek földrajzi elhelyezkedését és ezek kapcsolatát a lemez-határokkal. Bemutatja a földrengések intenzitás és magnitudó skáláit, valamint az eddigi legnagyobb földrengéseket.

Kiemelten foglalkozik a Csendes-óceáni litoszféra lemezzel és ezen belül a közelmúltban bekövetkezett nagy óceáni földrengéssel ill. annak földtani okaival. Áttekinti a cunamik létrejöttének előfeltételeit és az eddigi legpusztítóbb cunamikat. Röviden kitér a Kárpát-medence földtani, tektonikai felépítésére, valamint a területen eddig észlelt földrengésekre és vulkáni tevékenységre.

Az előadás befejező részében a földrengések és a vulkáni kitörések előrejelzésének lehetőségeivel foglalkozik. Bemutatja az eddigi szerény eredményeket és néhány újabb vizsgálati eredményt. További pontosítás véleménye szerint több tudományág - földtan, a geofizika, a biológia és a számítástechnika együttműködésével lehetséges.


2005. április 21. , csütörtök, 15 órakor
Meszéna Géza (ELTE TTK, Biológiai Fizika Tanszék):

"Adaptív dinamika: miért él egynél több faj a Földön?"

Kivonatos ismertetés:

A biológiai diverzitás féltése, a fenntartását és újratermelését biztosító mechanizmusok tanulmányozása a jelenkori biológiai gondolkodás egyik főárama. Az előadás e széles problematika "mikroszkopikus" vetületével, az egyes fajok keletkezésének és együttélésének elméletével foglalkozik. A probléma mélyén ott van egy egyszerű paradoxon: ha a természetes szelekció a legrátermettebb (más szóval: a legnagyobb fitnesszű) változat győzelmét jelenti, akkor miért nem szorítja ki a legjobb faj az összes többit? A paradoxonra szemléletes választ adni könnyű, elvi szintűt nehezebb. Az adaptív dinamika az evolució azon elmélete, amely konzisztens a biodiverzitás létével. Az ezen koncepció által szolgáltatott elvi válasz az, hogy a fitnessz-függvény univerzálisan létezik ugyan, de nem állandó: regulációs mechanizmusok gondoskodnak az együttélő fajok fitnesszének kiegyenlítéséről.

A "kompetitív kizárás" problémája, amely lényegében az említett paradoxon megjelenése, az ökológiai gondolkozás történetének egyik alapvitája. Az előadásban megmutatom, hogy milyen jellegű, fajok közötti ökológiai elkülönülés szükséges a kompetitív kizárás elkerüléséhez, vagyis azon visszacsatolások működéséhez, amelyek a fajok együttélését lehetővé teszik.

Paradoxonunk szempontjából a legkényesebb kérdés azonban az új fajok keletkezése. Egyetlen fajon belüli szelekció talán még leírható egy rögzített fitnessz-függvény segítségével, de ebben a kontextusban elvileg sem vezet adaptív evoluciós út egy új faj kialakulásához. A tradicionális elmélet a problémát deus ex machina kerüli meg a régi és az új faj szigorú térbeli elkülönülésének feltételezésével. Az adaptív dinamika visszacsatolt fitnessz-függvénye sokkal természetesebb, és talán a tapasztalással is jobb egyezésben levő koncepciót sugall, amit majd elmesélek.


2005. április 28. , csütörtök, 15 órakor
Fái György (Szent-Györgyi Professzor (ELTE) és Kent State University (USA)):

"Lázas tevékenység és izgalom a brookhaven-i RHIC körül"

Kivonatos ismertetés:

A brookhaveni Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) többek között arany atommagok nagyenergiás nyalábjait ütközteti egymással. Ebben a reakcióban az anyag egy olyan állapotát kívánják laboratóriumi körülmények között létrehozni, melynek fontos szerepe volt az Univerzum korai fejlődésében. Természetesen csak nagyon rövid ideig és nagyon kis térfogatban jöhet létre ez az állapot (a kvantum színdinamika által megjósolt kvark-gluon plazma), amelyet azután a reakció végtermékeiből kell azonosítani. Ezért nem meglepő, hogy jelenleg nincs teljes egyetértés abban, hogy az eddigi kísérletek sikeresen előállították-e már a kvark-gluon plazmát.

Röviden bemutatom a RHIC gyorsítót, melyet 2000-ben állítottak üzembe. Az azóta ott folytatott mérésekben és azok elemzésében magyar kutatók is tevékenyen részt vesznek. Áttekintem azokat az eredményeket, amelyeket a kvark-gluon plazma szempontjából legfontosabbnak tartok, majd részletezem azt a területet, amelyen az MTA(OTKA)--NSF együttműködés keretében az utóbbi években mi is hozzájárultunk az adatok elméleti kiértékeléséhez. Ez az együttműködés ma is aktív, kísérleti kollegák bevonásával. Az idő sürget, hogy minél előbb végleges következtetésekre jussunk a RHIC adatai alapján: ugyanis hamarosan beindul a CERN újabb nehéz-ion programja, amely hasonló kérdésekre keres választ, de a tömegközépponti energiát egy nagyságrenddel megnövelve, valószínűleg kedvezőbb helyzetből. A RHIC körül többek között ezért is fokozott izgalom uralkodik.

A kvark-gluon plazma előállítása a kutatási programnak csak az első fázisa, melyet az erősen kölcsönható anyag ezen állapotának, tulajdonságainak a részletes tanulmányozása egészíthet ki. Ennek jegyében megkezdődött a gyorsító következő lépcsőjének (RHIC II) a tervezése.


2005. május 19. , csütörtök, 15 órakor
Herbert Pietschmann (George Marx Memorial Lecturer 2005, University of Vienna):

"NEUTRINO - PAST, PRESENT and FUTURE"

Kivonatos ismertetés:

Since its prediction by Wolfgang Pauli in 1930, the neutrino continues to surprize the community of physicists by riddles and ever unexpected properties. Some of the forgotten riddles of the historic path leading to the present picture will be recalled. The status of our knowledge will be summarized and most urgent questions for the future commented.

A neutrinó azóta szállít folyamatosan meglepetéseket, fordulatokat és váratlan tulajdonságokat a fizikusok közösségének, hogy Wolfgang Pauli 1930-ben megjósolta létezését. Felidézzük azokat az elfelejtett történelmi fordulatokat, amelyek a mai helyzet kialakulását megelőzték. Összefoglaljuk ismereteink jelenlegi szintjét és elemezzük a jövő alakulása szempontjából legsürgősebb kérdéseket.