Program Archive of the Ortvay Seminar Series 2011 Fall

2011. szeptember 22. , csütörtök, 15 órakor

 

Sólyom Jenő (ELTE, Fizikai Intézet, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék és MTA SZFKI)

"Normális, szimmetriasértő és szimmetriát nem sértő, még sem
normális elektronrendszerek szilárd testekben"

Kivonatos ismertetés:

Normális elektronrendszernek nevezzük a szilárd testek vezetési elektronjainak olyan rendszerét, melyben egy jól definiált Fermi-felület választja el a nagy többségében – a kölcsönhatás miatt alapállapotban sem teljesen – betöltött elektronállapotokat a többnyire üresektől, és a Fermi-felület közelében tetszőleges kis energiával lehet kvázirészecskéket gerjeszteni. Ennek következtében, az elektronok közötti kölcsönhatás ellenére, az elektronok úgy viselkednek, mintha majdnem szabadok lennének. Ilyen a vezetési elektronok rendszere a legtöbb fémben. Valamilyen szimmetria sérülése ettől lényegesen eltérő viselkedést okozhat. Mágnesesen polarizált állapotban a spintükrözési szimmetria, sűrűséghullám-állapotban az eltolási szimmetria, szupravezető állapotban a mértékinvariancia sérül. Az utóbbi években egyre több olyan anyagot ismertünk meg, melyekben ezen szimmetriák nem sérülnek, az elektronrendszer még sem viselkedik normálisan. Ez a helyzet az alacsony dimenziós (kvázi-egydimenziós) anyagokban, a kvantumos Hall-jelenséget mutató állapotban, vagy a magas átmeneti hőmérsékletű szupravezetők ún. „normális” állapotában. Az előadás az elektronrendszerek normális állapota mellett az eddig megismert nem normális állapotok jellemzőit mutatja be, és a még nyitott kérdésekre mutat rá.

2011. szeptember 29. , csütörtök, 15 órakor

Pályi András (ELTE, Fizikai Intézet, Anyagfizikai Tanszék)

"Kvantumbitek szilárdtestekben"

Kivonatos ismertetés:

Az elektronspin-rezonancia (ESR) alapvető anyagvizsgálati módszer, melyben a sztatikus mágneses tér által felhasított spin-nívók között egy transzverzális irányú váltóáramú (ac) mágneses tér kelt átmenetet. Egyetlen izolált elektronra alkalmazva az ESR koherens kvantumlogikai kaput valósít meg, aminek szerepe lehet egy jövőbeli elektronspin-alapú kvantumszámítógépben. Az ac mágneses tér bizonyos esetekben, például hiperfinom kölcsönhatás jelenlétében, kiváltható ac elektromos térrel, ami a mágneses térnél könnyebben lokalizálható és így megkönnyíti az egyes kvantumbitek szelektív vezérlését. Szén nanoszerkezetek (grafén, nanocső) elektronjainak izospin ("valley") állapota szintén kontrollálható ac elektromos tér segítségével, ha a mintában rövid hatótávolságú szennyezők is jelen vannak.

 

2011. október 6. , csütörtök, 15 órakor

Hartmann Péter (MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet)

"Csillagpor és a reológia, avagy poros plazmák
alkalmazása plasztikus deformációk vizsgálatára"

Kivonatos ismertetés:

Alig két évtizede, hogy először szórtak tudatosan port (mikronos szemcséket) gázkisülési plazmába. Döbbenetes volt látni, hogy az ionizált gázban elektromosan feltöltődő és emiatt lebegő szemcsék kristályrácsba rendeződtek. Azóta ilyen rendszereket rutinszerűen alkalmazunk klasszikus kollektív jelenségek vizsgálatára, hiszen a rendszer jellemző méretei és frekvenciái lehetővé teszik a létrejött kölcsönható sokrészecske rendszerek részecske szintű megfigyelését. Legutóbbi munkánk során az egy rétegű plazmakristályra periodikusan változó nagyságú és irányú nyíróerőt fejtettünk ki, amely hatására az megolvadt és áramlások keletkeztek. Ezek részletes analízisével meghatároztuk a rendszer viszkoelasztikus jellemzőjének, a komplex viszkozitásnak a frekvenciafüggését, valamit a nagy statikus nyírás esetén megjelenő nem-Newtoni viszkozitást. A kísérleteinket az idealizált molekuladinamikai szimulációink megerősítik, ezzel újabb érdekes kérdéseket vetve fel.


2011. október 13. , csütörtök, 15 órakor

Kovács Tamás (Pécsi Tudományegyetem)

"Anderson lokalizáció kvark-gluon plazmában"

Kivonatos ismertetés:

Erősen kölcsönható rendszerekben az alacsonyan fekvő kvark állapotok delokalizáltak és ún. véletlen mátrix statisztika írja le őket, amely fontos szerepet játszik ezen rendszerek vizsgálatában. Mindez azonban csak alacsony hőmérsékleten igaz. Magas hőmérsékleten, a kvark-gluon plazma állapotban ezzel analóg leírást egészen a közelmúltig nem sikerült találni. Az előadásban megmutatjuk, hogy magas hőmérsékleten mind lokalizált, mind delokalizált állapotok jelen vannak, melyeket a spektrumban egy kritikus energia választ el. Ugyanennél a kritikus energiánál az állapotok Poisson statisztikája véletlen mátrix statisztikára vált. A kettő közötti átmenet analóg a szennyezett vezetőkben fellépő Anderson átmenettel. Az előadásban kitérünk a két jelenség közötti hasonlóságokra és különbségekre is.


2011. október 20. , csütörtök, 15 órakor

Jakovác Antal (BME, Fizikai Intézet)

"Nemlokális effektív elméletek"

Kivonatos ismertetés:

Erősen kölcsönható rendszerek leírásakor gyakran alkalmazunk felösszegzéseket vagy effektív modelleket. Ezekben az elemi gerjesztések lehetnek az eredeti model kötött állapotai, vagy, ha megtartjuk is az eredeti szabadsági fokokat, a spektrumuk jelentősen eltérhet az eredeti spektrumtól. Az előadás során szó lesz arról, hogyan lehet egy általános spektrumot effektív modellel jellemezni, mennyire függetlenek az egyes kötött állapotok által jellemzett szabadsági fokok, milyen effektusokat várunk ezek hatására a termodinamikában, transzportban, illetve a fekete test sugárzási törvényben.


2011. október 27. , csütörtök, 15 órakor

Meszéna Géza (ELTE, Fizikai Intézet, Biológiai Fizika Tanszék)

"Miért van annyiféle állat? Miért olyan nehéz kérdés ez?"

Kivonatos ismertetés:

Körülbelül mostanára érett meg a helyzet arra, hogy az ökológia és az evolúció tudományának legyen egy az elméleti fizikával összehasonlítható egységes alapokon álló keretelmélete. Ennek kialakításában igyekszem – kollégáimmal együtt – magam is részt venni. Érdeklődésem alapiránya a versengés és együttélés viszonya: min múlik az, hogy nem az egy legeslegjobb faj nyeri meg a létért való küzdelmet?

A kérdés evolúciós oldalán legfontosabb invenciónk az „adaptív dinamika”: az evolúció dinamikája annak a szisztematikusan figyelembe vételével, hogy az evolúciós folyamat visszahat az őt meghatározó fitnesz-függvényre. Matematikai szempontból a dolog lényege e dinamika lehetséges fixpontjainak klasszifikációja. Módszertani szempontból ennél talán lényegesebb az, hogy a fitnesz az elméletnek nem egy önkényesen definiált inputja, hanem leszármaztatott mennyiség, amely következménye az egyedek kölcsönhatásaira és demográfiájára tett feltevéseknek. A biológiai szempontjából legfontosabb következmény pedig az, hogy az így tekintett evolúció természetes módon elágazó folyamat – ami nincs így, ha a fitnesz-függvény egy rögzített potenciál, amikor is mindenki mindenkivel versenyben van.

Az ökológián belül a szokásos válasz a címbéli első kérdésére az, hogy a sokféle állat sok különböző „ökológiai fülkében”, niche-ben él, mindegyikük a saját niche-én belüli versenyt nyeri meg, e niche-ek pedig egy valamiféle „niche-tér” részhalmazai. A problémát a keretelmélet hiánya teszi kezelhetetlenné: senki sem lehet biztos abban, mi is az, hogy niche. Az adaptív dinamika elméletével összhangban javaslatot tettünk a „niche-elmélet” matematikai kiépítésére: természetesen ez is a környezetre való visszahatás gondolatán alapul.

Az elmúlt évtized empirikus szempontból is áttörést hozott a fajkeletkezés kutatásában. Az alapirány a visszatérés az eredeti darwini képhez: a valami újhoz (egy másik niche-hez) való alkalmazkodás az elágazó evolúció alapja. S ez éppen az, amiről az elméleteink szólnak. 


2011. november 10. , csütörtök, 15 órakor

Horváth Gábor (ELTE, Fizikai Intézet, Biológiai Fizika Tanszék, Környezetoptika Laboratórium)

"Poláros fény(szennyezés), zebrák, rovarcsapdák és felhődetektorok:
a kutatás, innováció, oktatás és ismeretterjesztés összhangja"

Kivonatos ismertetés:

Mint az ELTE Biológiai Fizika Tanszékére kiírt biofizikus egyetemi tanári állásra pályázók egyike, a kutatási, innovációs, oktatási és ismeretterjesztői eredményeim közül néhány kiragadottat mutatok be:
  1. Kutatási eredményeimből az egyik legérdekesebbet és legújabbat ismertetem részletesebben, ami új magyarázattal szolgál azon régi rejtélyre, hogy miért csíkosak a zebrák. Megmutatom, hogy a zebracsíkos testmintázat egyik evolúciós jelentősége az, hogy védelmet nyújt gazdájának a polarotaktikus böglyökkel s más vérszívó rovarokkal szemben, melyek súlyos betegségek kórokozóit hordozzák. Rámutatok azon érdekes párhuzamra, amely a zebrák bögölyálló depolarizáló csíkmintázata és a poláros fényszennyezés egyik csökkentési módja között húzódik.
  2. A Környezetoptika Laboratóriumban született kutatási eredmények gyakorlati hasznosításaiként példáknak hozom föl a polarizációs felhődetektorunkat, amit 2010 őszén az Atlanti-óceánon próbáltunk ki a nemzetközi Polarstern-expedíción, és szólok az Európai Uniós támogatással megvalósított fénypolarizációs bögölycsapdáinkról is.
  3. Oktatómunkám egy részét híven tükrözik a Biomechanika és Biooptika egyetemi tankönyveim, valamint 9 doktoranduszom.
  4. Annak igazolására, hogy úgy szakmailag, mint a nemzetközi szintű innováció céljából is érdemes magyar nyelvű tudományos ismeretterjesztő közleményeket írni, elmondom, miként vezetett az Élet és Tudományban közölt egyik cikkünk egy hároméves, 1 millió Euro összegű EuFp7-es kutatás-fejlesztési támogatás elnyeréséhez, ami lehetővé tette a két szabadalommal is védett polarizációs bögölycsapdáink prototípusainak kifejlesztését.

2011. november 17. , csütörtök, 15 órakor

Takács Gábor (ELTE, Fizikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék)

"Kvantumtérelmélet két dimenzióban"

Kivonatos ismertetés:

Mindannyian tudjuk, hogy a tapasztalati világ négydimenziós. De vajon milyen lehet a kvantumelmélet két téridő dimenzióban? Milyen különlegességekre bukkanunk? És vajon mire jó mindez? Mint kiderül, egyfelől érdekes elméleti kérdések közvetlen vizsgálatára ad lehetőséget. De ami még meglepőbb, hogy valódi anyagi rendszerek viselkedéséről is rengeteg mindent tanulhatunk, sőt, újabban laboratóriumi körülmények között is egyre több ilyen rendszert sikerül tanulmányozni. 


2011. december 1. , csütörtök, 15 órakor

Derényi Imre (ELTE, Fizikai Intézet, Biológiai Fizika Tanszék)

"Molekuláris motorok"

Kivonatos ismertetés:

Molekuláris motorok felelősek az élőlényekben megfigyelhető mozgás- és transzportfolyamatok jelentős részéért, de részt vesznek számos egyéb biológiai folyamatban is. Ezeknek a parányi gépezeteknek a működése nagyban emlékeztet a Maxwell-féle démonéra, viszont megvan az az előnyük, hogy nemcsak a munkavégzésük, hanem a szabadenergia-forrásuk is jól azonosítható. Az előadás során számos biológia példa segítségével áttekintjük a molekuláris motorok legfőbb típusait, bepillantást nyerünk működésük mechanizmusába, és megértjük a mechano-kémiai csatolás alapelvét. A kinezin nevű motorfehérje modellezésén keresztül pedig bemutatom, hogy egy termodinamikailag konzisztens tárgyalásmód miként járulhat hozzá a motorfehérjék működésének minden korábbinál részletesebb és megbízhatóbb leírásához. 


2011. december 8. , csütörtök, 15 órakor

Bántay Péter (ELTE, Fizikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék)

"Fizikus és Holdvilág"

Kivonatos ismertetés:

A húrelmélet egyik varázsa az, a mellette szóló sok-sok elméleti érven túlmenően, hogy keretei között lehetővé válik több olyan fontos kérdés felvetése és reménybeli megválaszolása, amelyek más megközelítésekben nem tanulmányozhatók: ilyen például a téridő problematikája, vagyis hogy mi lép a téridő fogalom helyére olyan szituációkban, amikor a geometriai leírás érvényét veszti. Az ilyen típusú kérdések tanulmányozásának egyik sajátossága, hogy a vizsgálatuk során előtérbe kerülő matematikai eszközök látszólag távol állnak a fizikától, bár a részletesebb elemzés ezt a benyomást cáfolja. Példa erre az analitikus számelmélet, amely az egész számokkal kapcsolatos kérdéseket (mint amilyen a prímszámok eloszlása) vizsgál függvénytani eszközökkel, és amelynek a fizikai kutatásokban betöltött egyre növekvő szerepét nemcsak az egyre szaporodó workshopok, de a témában specializálódott folyóiratok megjelenése is igazolja.

Az előadás során azt kívánom bemutatni, hogyan jutottam el kutatásaim során egy viszonylag szemléletes fizikai problémából, a húrelmélet orbifold kompaktifikációinak vizsgálatából kiindulva, a 'Holdvilág' jelenségének révén a fizika és számelmélet határterületére, és ott milyen távlati célok motiválják további munkámat. 


2011. december 15. , csütörtök, 15 órakor

Katz Sándor (ELTE, Fizikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék)

"Az erős kölcsönhatás vizsgálata rácstérelmélettel"

Kivonatos ismertetés:

Az erős kölcsönhatást leíró kvantum-színdinamika (QCD) alacsony energián a csatolás nagy értéke miatt nemperturbatív módszerekkel vizsgálható. Nagy energián csökken a csatolás: az elmélet aszimptotikusan szabad, ezért nagy hőmérsékleten azt várjuk, hogy a hadronok szétesnek kvarkokra és gluonokra. Ennek az átmenetnek a tulajdonságai jól vizsgálhatók rácstérelmélet segítségével. Az utóbbi években több fontos fejlemény történt. Először tudunk kontinuum-extrapolált eredményeket meghatározni fizika kvarktömegekkel. Előadásomban áttekintem az elmúlt évek legfontosabb eredményeit: az átmeneti hőmérsékletet, az állapotegyenletet, valamint a QCD fázisdiagramját a sűrűség-hőmérséklet síkon.