Program Archive of the Ortvay Seminar Series 2013 Fall

2013. szeptember 19. , csütörtök, 15:00-kor

Jánosi Imre Miklós (Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék)

Nagyskálájú áramlások modellezése a Kármán laborban:
a mérsékelt égövi időjárástól az Atlanti óceáni áramlatokig"

Kivonatos ismertetés:

Az utóbbi évek érdekes kutatási projektjeiből röviden bemutatnék három olyat, amelyekből sikeres publikációk születtek, és a szűkebb területen kedvező a fogadtatásuk. Az első a klasszikus Fultz-Hide kísérlet (termikusan hajtott turbulens áramlások forgó rendszerben) helyi változatában egy olyan mérés, amely a napi időjárás változások statisztikai tulajdonságainak megértését is elősegíti. A második téma az Atlanti-óceán északi medencéjében mért átlagos vízfelszíni hőmérséklet több évtizedes időskálájú ingadozásainak magyarázatával kapcsolatos. Végül felvillantanék egy merésznek tűnő hipotézisen alapuló numerikus és még nem lezárt kísérleti munkát, mely szerint a Nagy Óceáni Szállítószalag működését erősen befolyásolhatja a Föld belsejéből érkező inhomogén területi eloszlású hőáram. (Az előadás során mindössze egyetlen képletet mutatok.)


2013. szeptember 26. , csütörtök, 15:00-kor

Vladimir S. Kagramanyan (Institute of Physics and Power Engineering (IPPE) at the State Atomic Energy Corporation (ROSATOM), Russia)

"Closure of nuclear energy fuel cycle as a pathway to global sustainable nuclear power future"

Kivonatos ismertetés:

We expect that nuclear power capacity moderate growth in the next 1-2 decades after Fukushima will be based on use of advanced LWR technologies operating in open fuel cycle accompanied by intensive improvements in nuclear safety standards.

At the same time several countries with large markets (as example: Russia, France, India, China) are developing costly fast reactors (FR) and associated closed nuclear fuel cycle (CNFC) technologies, with the objective of ensuring a significant role for nuclear energy in their industrial development and/or the ‘decarbonization’ of their economies.

If FR and CNFC technologies are developed and commercialized in the coming decades the possibility will arise to address also major global nuclear power sustainability challenges in such areas as nuclear waste management and non-proliferation, for example via the establishment of regional multilateral fuel cycle centers providing back-end fuel cycle services for countries with small- and medium-sized markets. In order to establish such centers, numerous technical and institutional issues must be addressed, including those associated with the international transport of spent fuel and nuclear waste.

In the lecture different options for closure of nuclear fuel cycle for existing LWR and future FR will be presented and discussed from different aspects: development status; resource effectiveness; waste minimization; nonproliferation; economics and their applicability for use in regional multilateral fuel cycle centers.


2013. október 3. , csütörtök, 15:00-kor

Donkó Zoltán (MTA Wigner FK SZFI)

Franck-Hertz kísérlet: 100 éve és ma"

Kivonatos ismertetés:

Franck és Hertz 1914-ben publikált kísérlete [1] fontos bizonyítékot adott az atomi energiaszintek kvantáltságára. Megmutatták, hogy Hg gőzben egy adott kritikus energia alatt az elektronok csak rulamasan szóródnak, a kritikus energiát elérve viszont rugalmatlan ütközések is lejátszódnak. Az elmúlt évtizedekben a Franck-Hertz kísérlet számos modernebb változatát valósították meg, a megfigyelések magyarázata viszont alapvetően megmaradt az elektronok mozgásának naív képénél. Bár történtek kezdeményezések a kinetikus elméletnek megfelelő leírásra [2], ezek viszont idealizált módon tekinettek a kísérleti összeállításokra. Munkánk célja egy olyan modern és vákuumtechnikailag tiszta kísérleti berendezés felépítése volt, ahol a fotoemisszió jelenségét használjuk szabad elektronok keltésére és elkerülhető a gáz sűrűségének térbeli változása, ami a termikus emisszióra alapuló kísérletekben mindig jelen van. Méréseinket argon gázban végeztük, széles nyomástartományban [3]. A kísérletek pontos leírására kifejlesztettünk egy részecskeszimulációs programot, amely részletes képet ad az elektronok kinetikájáról. A Franck-Hertz karakterisztikák mellett térbeli febontással meghatároztuk az elektronok sűrűségét és sebességeloszlás függvényét, a különböző ütközési folyamatok sebességét.

Köszönetnyilvánítás: ezúton is szeretném megköszönni szerzőtársaim, Magyar Péter és Korolov Ihor munkáját.

[1] J. Franck and G. Hertz, Verh. Dtsch. Phys. Ges. 16 (1914) 457
[2] F. Sigeneger, R. Winkler, R. E. Robson, Contrib. Plasma Phys. 43 (2003) 178
[3] P. Magyar, I. Korolov, Z. Donkó, Phys. Rev. E 85 (2012) 056409


2013. október 10. , csütörtök, 15:00-kor

Lábár János (ELTE, Anyagfizikai Tanszék)

Nanoskálájú szerkezet-jellemzés elektrondiffrakció segítségével"

Kivonatos ismertetés:

A transzmissziós elektronmikroszkópban (TEM) vizsgált vékonyrétegekben (t<200nm) az 1µm laterális kiterjedésű szemcse már gyönyörű egykristálynak számít. Megfelelően preparált (preparálható) TEM mintákban a 100nm-es szemcsék egykristály módszerekkel jellemezhetők. Az elektronok többszörös koherens (dinamikus) szóródásában rejlő információt hasznosító konvergens sugaras elektrondiffrakció (CBED) felhasználásával szerkezetek finomíthatók, egyes elektronpályák megjeleníthetőek és lefényképezhető egyes tiltott elektronállapotok eloszlása (E-k).

A sub-100nm-es mérettartományban a krisztallitok halmaza minősíthető pordiffrakcióval. Az egyszerűbb esetek minőségi analízisén (fázis-azonosításon) túlmenő mennyiségi fázis analízis a diffrakciós vonalak intenzitásainak mérésén alapul, amit elektronok szóródásakor több hatás befolyásol lényegesen, mint a röntgensugarak, vagy neutronok diffrakciója esetén. Az atomi pozíciók, betöltöttség és a preferált orientáció-eloszlás (textúra) az összes diffrakciós módszernél alapvető az intenzitások számításánál. Elektronok esetén azonban a dinamikus szórás is nagyon érzékenyen változtatja az egyes diffrakciós vonalak relatív intenzitását és a hatás nagyon eltérő különböző irányokban és a sugár-irányban mért szemcse méret változásával. Mivel nem létezik egyszerű átlagolási módszer (orientáció és méret szerint) e dinamikus hatás itt (a CBED-vel ellentétben) zavaró, csökkentendő. Kísérleti minimalizálására csak vékony (t<30nm) igazán nanoméretű (<10-20nm) kristályszemcsékből álló vékonyrétegek fázisösszetételét mérjük. Az így csökkentett dinamikus hatást egyszerűsített korrekciós eljárással (kétsugaras közelítésű Blackman-korrekcióval) vesszük figyelembe. A preferált orientáció-eloszlásból módszerünk az egytengelyű textúrát tudja kezelni. A hátteret és csúcsokat tartalmazó modellünk paramétereit a mért eloszláshoz illesztésből egy fél-globális minimalizáló eljárás („downhill SIMPLEX”) segítségével határozzuk meg. Módszerünk lényeges része a javasolt mérési protokoll, ami a reprodukálhatóságot is a szokásoshoz képest egy nagyságrenddel megnöveli.

A nanocsemcsékben, illetve amorf anyagban jelen levő közeli rendet az amorf diffrakció feldolgozásával, Fourier-transzformálással kapjuk. Mivel a parciális párkorrelációkat nem tudjuk külön-külön mérni, csak a burkolójukat, ezért csak kevés atomot tartalmazó, egyfázisú rendszerekre alkalmazható önmagában. A kísérleti elrendezés, eszközök és kísérleti paraméterek hatása, ezek hibáinak kiküszöbölése itt is alapvetően megszabja, hogy mennyire kaphatunk jó eredményt. 

 


2013. október 17. , csütörtök, 15:00-kor

Pollner Péter (MTA-ELTE Statisztikus és Biológiai Fizika Kutatócsoport)

Hierarchikus struktúrák kinyerése statisztikus alapon"

Kivonatos ismertetés:

A modern számítástechnikai eszközök hétköznapi használatával egyre több lehetőség adódik az emberi viselkedésről, emberek véleményéről nagy mennyiségben adatot gyűjteni. A nagy tömegű adatgyűjtésnek azonban megvannak a nehézségei is: az adatok rendszerezéséhez, átláthatóvá tételéhez új megközelítések, automatizálható eljárások szükségesek. Az ELTE TTK Regionális Tudásközpont révén elnyert TÁMOP pályázat keretében olyan eljárások fejlesztésén dolgozunk, amelyek segítik az eligazodást az előre nem rendszerezett adatokban. Az előadásban olyan eljárást ismertetek, amely adatok együttelőfordulási statisztikái alapján ad támpontokat a tájékozódáshoz. Olyan rendszereket vizsgáltunk, amelyekben az egyes objektumokat rövid leírásokkal, azaz címkékkel jellemzik. Ha a címkéknek van már egy előre definiált struktúrája, akkor ez kimutathatóan megjelenik az együtt-előfordulási statisztikáikban. De a fordított út is számos esetben járható: a címkék előfordulási gyakoriságai alapján felépíthető egy hierarchikus struktúra, amelyben az egymáshoz kapcsolódó általános érvényű és speciális jellegű elemek alá- és fölérendelési relációkba sorolhatók.


2013. november 7. , csütörtök, 15:00-kor

Szöllősi Gergely (ELTE-MTA „Lendület" Biofizikai Kutatócsoport)

Ősi élőlények genetikai tervrajzának rekonstrukciója
a fajok történelmének és géntörténetek közös modellezésével"

Kivonatos ismertetés:

Minden élőlény fejlődési tervét és működési programját egy hosszú, DNS molekulában íródott genetikai szöveg, az élőlény ún. genomja, tartalmazza. Mára több, mint ezer organizmus teljes genetikai szövege ismert. Ezek a szövegek nemcsak az adott élőlények tulajdonságairól hordoznak információt, hanem egyben az élőlények evolúciós múltjának lenyomatai is. A szövegekben rejlő evolúciós információ feltárása és azok hasznosítása, élő, ill. már kihalt organizmusok rendszerszintű tulajdonságainak megértésére a kortárs biológia egyik legizgalmasabb kihívása. Bár maguk a genetikai szövegek rendelkezésünkre állnak, az evolúciós történelem rekonstrukcióját komplikálja, hogy a genetikai szövegeket alkotó egyes szavak - a gének - története egyedi és fragmentált, gyakorta látszólagosan ellentmondásos. Olyan statisztikai módszereket dolgoztunk ki és mutatunk be, amelyek a fajok és génjeik történetének szimultán rekonstrukciójával minden eddiginél pontosabban tárják fel az evolúciós múltat, és teszik lehetővé ősi fehérjék laboratóriumi feltámasztását vagy ősi organizmusok rendszerszintű tulajdonságainak feltárását. 


2013. november 14. , csütörtök, 15:00-kor

Fülöp Zsolt (MTA-ATOMKI)

A laboratóriumi háttér szerepe a mag-asztrofizikai kutatásokban"

Kivonatos ismertetés:

Az asztrofizikai jelentőségű magreakciók gyakran olyan kis sebességgel játszódnak le a csillagokban, hogy azok laboratóriumi vizsgálata nem lehetséges a ma rendelkezésre álló eszközökkel. Az előadásban a LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) földalatti laboratórium példáján keresztül mutatom be azokat a mag-asztrofizikai méréseket, amelyeket a laboratóriumi háttér drasztikus csökkentése tett lehetővé.
2013. november 21. , csütörtök, 15:00-kor

Bajnok Zoltán (MTA Wigner FK RMI)

A mérték/gravitáció dualitás"

Kivonatos ismertetés:

Világunk négy alapvető kölcsönhatásának (erős, gyenge, elektromágneses és gravitációs) a relativitáselmélettel összhangban lévő kvantumos leírása csak részecskék kicserélődésével valósítható meg. Az elektromágneses kölcsönhatás során pl. fotonok, az erős esetén gluonok cserélődnek ki. De amíg a több fotonos folyamatok járuláka egyre kisebb, addig a több gluoncseréseké egyre nagyobb, lehetetlenné téve az erős folyamatok pontos számítását. A gravitációs kölcsönhatásnak máig sincs elfogadható kvantumos leírása.
A mérték-húr dualitás egyszerre ad reményt a kvantumgravitáció megértésére és az erősen csatolt mértékelméletek dinamikájának leírására, hiszen a gravitációt is tartalmazó húrelméletet mértékelméleteknek felelteti meg. A megfeleltetés holografikus abban az értelemben, hogy a húrok anti de Sitter téren történő mozgása ekvivalens az anti de Sitter tér négydimenziós peremén létrejövő árnyékuk színes mértékkölcsönhatásával. A dualitás egy sejtés, mely az erősen kölcsönható mértékelméleteket klasszikus gravitációra, míg kvantumos húrelméletet perturbativ mértékelméletre képzi le.
Előadásomban motiválom a holografikus sejtést, áttekintem az alátámasztására tett hatalmas erőfeszítéseket és összefoglalom a kutatás legújabb fejleményeit.

2013. december 5. , csütörtök, 15:00-kor

Barbara V. Jacak (Stony Brook University, Dept of Physics and Astronomy, USA)

"Insights from d+Au collisions on initial state and thermalization"
/2013-as Zimányi Nehézionfizikai Téli Iskolával közös előadás/

Kivonatos ismertetés:

We have recently seen fascinating new results from p or d + nucleus collisions at RHIC and the LHC. High multiplicity p/d+nucleus, and even p+p collisions, produce particle correlations very much like those resulting from collective flow. Indeed, hydrodynamics is able to successfully reproduce these correlations. The data suggest that such systems may thermalize due to their large density, despite being quite small. I will summarize some of the newest experimental observations of hadron production and correlations in d+Au at RHIC.

Heavy quarks are excellent probes of the initial state structure in a nucleus and its interplay with final state interactions. I will review recent results on quarkonia, open heavy flavor, and continuum dilepton production in d+Au collisions at RHIC. I’ll discuss what they tell us about nuclear parton distributions, as well as initial and final state interactions of the heavy quarks.

Finally, I will describe new measurements to probe the partonic structure of cold nuclear matter and unravel initial from final state effects upon observables.


2013. december 12. , csütörtök, 15:00-kor

Szenes György (ELTE, Anyagfizikai Tanszék)

„Nagyenergiás nehézionok kölcsönhatása szigetelőkkel -
MINDEN MÁSKÉPP VAN!"

Kivonatos ismertetés:

Az ionok (E=1-20 MeV/n) nagyszámú elektront gerjesztenek a pályájuk mentén, az energialeadás Se=2-75 keV/nm. Az elektronok és rácsatomok közötti kölcsönhatás révén a rács hőmérséklete a Tm olvadápont fölé emelkedhet az ion pályája körül, és az olvadék gyors lehülése során keletkeznek az Re=1-10 nm sugarú amorf hengeres nyomok. A Fourier-egyenlet alapján végzett számítások szerint Re 8-10 anyagi paramétertől függhet.
A vizsgálataink során összehasonlítottuk az Re-Tm adatpárokat az eddig vizsgált szigetelőkben Se/N=állandó esetén (N - atomsűrűség). Az Re(Tm) kapcsolat egyszerű Θ(r) Gauss-függvénnyel írható le, ami nem tartalmaz egyetlen anyagi paramétert sem! Így Re bármilyen ion és Se esetén csupán Tm ismeretében a mérési hibán belül kiszámítható. Ez csakis úgy lehetséges, ha Se/N=állandó esetén minden szigetelő kristályban azonos, a Θ(r) függvénnyel megegyező hőmérsékleteloszlás alakul ki az ionok pályája mentén. Az eloszlás szélessége a kísérleti feltételektől és az anyagi minőségtől független univerzális állandó w=4.5 nm. Ez az eredmény érvényteleníti az eddigi számításokat és az alkalmazott elméleti módszereket. A jelenség oka még nem ismert.