Program Archive of the Ortvay Seminar Series 2006 Fall

2006. szeptember 21. , csütörtök, 15 órakor
Csabai István (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék):

"New Kind of Science (Virtuális Obszervatóriumok)"

Kivonatos ismertetés:

A csillagászok hatalmas távcsöveket építenek nagyfelbontású kamerákkal, hogy felderítsék az Univerzum szerkezetét. Az észlelt objektumok nem csak jellegükben, de számosságukban is csillagászatiak, a létrejövő adatbázisok több terabájtnyiak. Nem csupán a csillagászokat önti el az adatlavina. A részecskefizikusok műszereiből petabájtok áramlanak ki, a földtudományok és térinformatika egyre komplexebb és részletesebb térképeket alkotnak, a genetikai adatok özöne egy önálló új tudományágat a bioinformatikát hozta létre. A humán tudományok sőt mindennapjaink sem kivételek, egyre több minden kerül rögzítésre, egyre adatintenzívebbé válik a tudomány. Ezt a folyamatot fogom áttekinteni, hogy mi vezetett ide, milyen kihívások vannak, és milyen megoldások körvonalazódnak.

2006. szeptember 28. , csütörtök, 15 órakor
Cserti József (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék):

"Az egzotikus viselkedésű szénatom réteg, a graphene"

Kivonatos ismertetés:
Nemrégiben, két független kísérleti csoport (University of Manchester és a Columbia University, New York) graphene-ben anomális kvantum Hall-effektust tapasztalt, mely mind a tudományos közösségben, mind a sajtóban nagy érdeklődést váltott ki.

Graphene-ben az elektronok mozgását a zérus nyugalmi tömegű relativisztikus Dirac-egyenlet írja, melynek számos meghökkentő következménye van. Ilyen például az anomális kvatum Hall-effektus, a minimális vezetőképesség, a Klein-paradoxon, a Zitterbewegung (és amit még nem fedeztek fel). De az alkalmazásokat illetően a graphene igéretesnek látszik a szén-alapú nanoelektronika kifejlesztésében is, mely áttörést jelentene a jövő számítógépeinek tervezésében.

Az előadásban áttekintjük a graphene-nel kapcsolatos legfontosabb kutatási eredményeket.


 

2006. október 5. , csütörtök, 15 órakor
Stephen Morris (Physics Department, University of Toronto):

"Order and Disorder in Columnar Joints"

Kivonatos ismertetés:

Columnar joints are three-dimensional fracture networks that form in cooling basaltic lava flows. The network organizes the solid flow into ordered, mostly hexagonal columns. Famous examples include the Giant's Causeway in Northern Ireland and Fingal's cave in Scotland. The same pattern can be observed on a smaller scale in desiccating corn starch, and in some other materials. We have made the first three dimensional study of the evolution of the network in corn starch and relate these observations to the mature patterns observed in basalt. The starch patterns are statistically similar to those found in the Giant's Causeway, suggesting that mature columnar joint patterns contain inherent residual disorder. We find that the starch patterns can be made more similar to the basaltic ones using controlled drying rate conditions. Discontinuous transitions in pattern scale can be observed under constant external drying conditions, which may prompt a reinterpretation of similar transitions found in basalt.

2006. október 12. , csütörtök, 15 órakor
Veres Gábor (ELTE, Atomfizikai Tanszék):

"A világ legsűrűbb anyagának előállítása nagy energiájú nehézion-ütközésekben."

Kivonatos ismertetés:
Az atommagoknál is sűrűbb, erősen kölcsönható anyag lérehozása és vizsgálata évtizedek óta nagy erőkkel folyik. Az ősrobbanás utáni pillanatok megértésében, a neutroncsillagok központjában található anyag tulajdonságainak felderítésében is szerepe van ezeknek a vizsgálatoknak. Nem utolsósorban pedig az erős kölcsönhatás elmélete, a kvantumszíndinamika kísérleti ellenőrzése, az általa jósolt hadronanyag - kvark(-gluon)anyag fázisátmenet kimutatása a cél. Az előadásban áttekintjük azokat az alkalmazott módszereket, és a velük kapcsolatos kihívásokat, amelyek segítségével ez a sűrű anyag létrehozható és vizsgálható, és kitérünk néhány fontosabb felfedezésre is az elmúlt évekből. A hamarosan beinduló LHC gyorsítónál előkészületben lévő kísérletekre is kitérünk, melyeknek számos fontos hazai vonatkozása is van.

2006. október 19. , csütörtök, 15 órakor
Bíró Tamás (KFKI-RMKI):

"A folyékony vákuum"

Kivonatos ismertetés:
A RHIC nehézion kísérletben közel nulla barionszámú, energiadús hadron-egyveleg keletkezik, amelynek termikussága és kollektív áramlása mellett szóló érveket tekintem át. A hadronokat megelözö kvarkanyag állapotegyenletének egyszerü tömegeloszlással történö modellezésének eddigi tapasztalataival kerekítem ki a témakör áttekintését.

2006. október 26. , csütörtök, 15 órakor
Serdar Sariciftci (Johannes Kepler Univ. LIOS, Linz):

"All Organic "Plastic" Optoelectronic Devices"

Kivonatos ismertetés:

Recent developments on conjugated polymer based photovoltaic diodes ("plastic solar cells") and photoactive organic field effect transistors (photOFETs) are reviewed. The photophysics of such photovoltaic devices is based on the photoinduced charge transfer from donor type semiconducting conjugated polymers onto acceptor type conjugated polymers or acceptor molecules such as Buckminsterfullerene, C60. This photoinduce charge transfer is reversible, ultrafast (within 40 femtoseconds) with a quantum efficiency approaching unity, and the charge separated state is metastable (up to milliseconds at 80K). Similar to the first steps in natural photosynthesis, this photoinduced electron transfer leads to a number of potentially interesting applications which include sensitization of the photoconductivity and photovoltaic phenomena as well as photoresponsive organic field effect transistors (photOFETS). Examples of photovoltaic architectures are discussed with their potential in terrestrial solar energy conversion. Furthermore, organic polymeric/inorganic nanoparticle based "hybrid" solar cells will be introduced and their potential discussed.

2006. november 9. , csütörtök, 15 órakor
Csapó Benő (Szegedi Egyetem):

"A természettudomány tanításának jövője"

Kivonatos ismertetés:
Miközben felértékelődik a tudás társadalmi-gazdasági jelentősége, folyamatosan megváltozik az iskolának, a formális oktatásnak a tudás elsajátításában játszott szerepe. Az elektronikus kommunikáció megváltoztatta a tudáshoz való hozzáférés lehetőségeit, az élethosszig tartó tanulás realitássá válásával megszűnt az iskolázás szakaszának a tanulásban játszott kitüntetett szerepe, emellett az ismeretszerzés kiterjed az élet szinte minden színterére. Mindezekre a tendenciákra az iskolának reagálnia kell, és ennek keretében meg kell találni természettudományos nevelés új küldetését is.

Az említett jelenségeknek új irányokat nyitottak az oktatás kutatásában, az eredmények átalakítják a jövő természettudományos nevelését is. Az iskola három alapvető tudás-közvetítő feladatát azonban az új médiumok és tanulási formák nem veszik át, sőt a megváltozott feltételek között új megoldásokra van szükség a célok eléréséhez.

  1. Az alapvető készségek és képességek kifejlesztésében nagyobb szerepet kaphat a természettudományok korai tanítása.
  2. A szervezett, megértett, alkalmazható tudásból építkező széleskörű műveltségben felértékelődik a természettudomány szerepe.
  3. Új keretekre van szükség a későbbi hivatásra való felkészülést megalapozó, a (természet-) tudományok szerveződési elvei szerint felépített tudás közvetítésére

Az előadás - néhány meghatározó jelentőségű kutatási program áttekintésével - bemutatja, hogyan alakul át a természettudományok tanítása, miképp kerül előtérbe a tudásközvetítő szerep helyett a tudás integrálása, a kognitív mellett az affektív célok megvalósítása, és miként veszi át az uniformizált tömegoktatás helyét az individualizált, személyre szabott tanítás.


2006. november 16. , csütörtök, 15 órakor
Mihály György (BME):

"Mágneses adattárolás: a spintronika jelene és jővője"

Kivonatos ismertetés:

A 2006-ban piacra dobott MRAM (magnetoresistive random acces memory) "kismillió" spin-szelepet tartalmaz. E memóriaegységek működése egy kvantummechanikai jelenségre, a spin-polarizált elektronok alagúteffektusára épül. Az MRAM rövidesen kiszoríthatja a hagyományos adattároló eszközöket, ráadásul könnyen továbbfejleszthető logikai műveletek végzésére is. Az adattárolás és az adatfeldolgozás összekapcsolása, valamint a szoftver útján állítható logikai funkciók lehetősége (programozható hardver) gyökeresen megváltoztathatja számítógépeink felépítését.

Egy ilyen mágneses egység többféle spintronikai megoldással is előállítható. A kutatások jelentős része a mágneses félvezetőkre irányul. Míg a motiváció eredetileg spin-tranzisztor készítése volt, az anyag különleges mágneses tulajdonságai más lehetőségeket is kínálnak.

A mágneses félvezetőkben a mágneses állapot elektromos jellel egyaránt vezérelhető és kiolvasható, azaz az anyag tömbi tulajdonsága eleve rendelkezik szükséges a funkciókkal. A jelenségkör ismertetése után a BME Fizikai Intézetében folyó kutatások legfrissebb eredményeit mutatom be. A mágneses és magnetotranszport kísérletek a lokalizált mágneses momentumok és a kiterjedt töltéshordozók közti kicserélődési kölcsönhatás vizsgálatára, a spin-polarizáció közvetlen mérésére, valamint az ún. anomális Hall-jelenség megértésére irányulnak.


2006. november 23. , csütörtök, 15 órakor
Krasznahorkay Attila (MTA-ATOMKI):

"Egzotikus atommagok"

Kivonatos ismertetés:

A magfizika eszköztárának bővülése radioaktív nyalábokkal. Megismerhetjük-e a magtérkép hatalmas "TERRA INCOGNITA" területeit? Milyen új eredményekre számíthatunk? A neutronanyag állapotegyenlete. Neutron-csillagok vagy kvark-csillagok? Az univerzum legkisebb piramisai. Jobbkezesek-e vagy balkezesek a gyorsan forgó atommagok? Egzotikus alakú atommagalakok a maghasadás előtt. Atommag-molekulák. Egy tisztább, és szinte kifogyhatatlan energiaforrás. Egy új elemi-részecske keletkezése atommagátmenetekben? A standard modellen túl. Sötét anyag az atommagból? Alapvető kölcsönhatások tanulmányozása az atommag femto-laboratóriumában.

2006. november 30. , csütörtök, 15 órakor
Osváth Szabolcs - Fidy Judit (SOTE Biofizikai Intézet):

"Egy fehérje kalandos utazása energia-tájakon"

Kivonatos ismertetés:

Az elmúlt évtized szekvenálási munkáinak eredményeképpen mára már az embernek, valamint több növény és állatfajnak a teljes genetikai állománya ismert. A genetikai kód azonban a polimer szerkezetű DNS, RNS és fehérje molekuláknak csak a szekvenciáját (monomer-sorrendjét) tárja fel előttünk. A biológiailag aktív térszerkezet kialakulását (folding) és a funkcióhoz szükséges konformáció-változásokat (konformációs dinamika) szintén a szekvencia határozza meg, azonban ezek az összefüggések ma még feltáratlanok. Mivel azonban ezek az ismeretek vezetnek el a nagy mennyiségű szekvencia-információ ipari és orvosi hasznosításához, intenzív kutatások irányulnak a dinamikai és a folding jelenségek hátterében álló kölcsönhatások mélyebb megértésére. Munkacsoportunkban mindkét irányban végzünk vizsgálatokat.

Az előadásban a glikolízis egyik fontos enzime, a két doménből álló foszfoglicerát kináz (PGK) enzim térszerkezetét meghatározó folding folyamatról mutatunk be kísérleti és elméleti eredményeket. A kísérletekhez elkészítettük az élesztőben előforduló enzim olyan mutánsait, amelyek lehetővé tették, hogy fluoreszcencia méréssel kövessük az egyes izolált domének, a fehérje részét képező domének és a teljes fehérje folding folyamatának kinetikáját a ms tartománytól a teljes folyamat végéig (15 perc). Érdekes eredmény volt, hogy a domének közötti kölcsönhatás befolyásolja az egyes domének folding kinetikáját, azonban a két doménben egymástól eltérő módon. A kinetika elméleti értelmezésére energia-felszín modellt használtunk. Annak ellenére, hogy a folding és misfolding folyamatok magyarázatára elterjedten használt ez a közelítés, igen kevés olyan modell létezik, amelyik konkrét fehérjének a gombolyodását kvantitatív módon leírná. Az általunk kidolgozott modell az élesztő PGK enzim foldingjának kvantitatív termodinamikai leírását adja meg a milliszekundumoktól a fehérje teljes felgombolyodásáig. Eszerint a folding korai szakasza egy jól meghatározott hierarchikus struktúrával rendelkező energiafelszínen zajlik, ami nem-exponenciális gombolyodási kinetikát eredményez a reakciónak ebben a korai szakaszában. Az energia-felszín alacsonyabb energiájú részét egy nagy mélyedés dominálja, ami egy olvadt gombóc intermedier állapot felhalmozódását eredményezi. Ebből az intermedier állapotból egy aktivációs gáton keresztül jut el a fehérje az energiafelszín legmélyebb gödrébe, ami a natív szerkezet felhalmozódását jelenti. A modell a fentebb vázolt energiafelszínt kvantitatívan jellemzi, és a kísérleteinkkel a mérési hiba határán belül egyezést mutat.


2006. december 7. , csütörtök, 15 órakor
Néda Zoltán (Babes-Bolyai Tudományegyetem, Elméleti Fizika Tanszék, Kolozsvár, Románia):

"Lavinák rugókkal - a földrengésektõl a Barkhausen zajig"

Kivonatos ismertetés:

Rugókkal összekötött, felületen csúszkáló tömbök segítségével egyszerû de komplex viselkedésre képes modell alkotható. A modell rendkívül hasznos azon természeti jelenségek elméleti megközelítéséhez, amelyeknél lavinaszerû dinamika észlelhetõ. A modellt Burridge és Knopoff 1967-ben vezette be [1,2], a földrengések dinamikájának és nagyság szerinti eloszlásának a tanulmányozására. Továbbfejlesztve, ezen egyszerû rugórendszer alkalmas számos más érdekes és közismert jelenség elemi megközelítésére is. Elõadásomban két új alkalmazási területet fogok bemutatni. Elõször, száradó granuláris anyagok töredezései során kapott strukturákat vizsgáljuk [3,4,5]. A második alkalmazás során ferromágneses anyagok mágnesezési folyamatát [6] tanulmányozzuk.
  1. R. Burridge and L. Knopoff; Bull. Seis. Soc. Amer. vol. 57, 34 (1967).
  2. J.H.E. Cartwright, E. Hernandez-Garcia and O. Piro; Phys. Rev. Lett vol. 79 , 527 (1997).
  3. Z. Néda, et. al; Phys. Rev. Lett. vol. 88, Art. No. 095502 (2002).
  4. K.-t. Leung and Z. Néda; Phys. Rev. Lett. vol. 85, 662-665 (2000).
  5. F. Járai-Szabó, S. Astilean and Z. Néda; Chem. Phys. Lett., vol. 408, 241 (2005).
  6. K. Kovacs, Y. Brechet and Z. Neda; Mod. Sim. Mat. Sci. Eng. , vol. 13, 1341 (2005).

2006. december 14. , csütörtök, 15 órakor
Geszti Tamás (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék):

"Tükrökkel csinálják"

Kivonatos ismertetés:

Az előadás áttekinti azt az utóbbi évtizedekben legitimmé váló kutatási területet, amely "A kvantummechanika alapjai" címen konkrét fizikai, és hangsúlyozottan nem filozófiai kérdések megfogalmazásával és megválaszolásával igyekszik feltárni a kvantum-klasszikus határ természetét, ezen belül a rosszhírű kvantummechanikai mérési folyamat részleteit. Újabban különös figyelmet kapnak az egyre kisebb nanomechanikai eszközök, közöttük a fénnyel letapogatható mozgású rezgő tükrök, amelyek a kvantummechanikai alapállapothoz közeli mozgásának megfigyelésétől sokan várnak minden eddiginél jobb betekintést az eddig rejtélyekkel terhes részletekbe.