ELTE Fizika TDK 2008 kivonatok


Gyenge gravitációs lencsehatáson alapuló tömegmérések kalibrálása

Készítette: Asbóth Viktória, fizikus IV.
Témavezető: Dr. Szokoly Gyula Pál
ELTE Atomfizikai Tanszék

Az abszolút tömeg mérésének egyik legfontosabb módszere az úgynevezett gravitációs lencse hatáson alapul. Erős gravitációs térben a fény útja elhajlik. Így ha valamely megfigyelt objektum és a megfigyelő között egy lencseként viselkedő masszív tömeg (pl. galaxishalmaz) található, a megfigyelő vagy többszörös képet lát az objektumról (erős gravitációs lencse) látványos ívek, gyűrűk formájában, vagy a galaxisok alakja torzulást szenved, kifényesedést is tapasztalunk (gyenge gravitációs lencse). A torzulás mértékéből a lencse tömege meghatározható. A gyenge gravitációs lencse mérések fő problémája, hogy a vizsgálathoz vöröseltolódás adatokra van szükség a lencse mögött lévő háttérgalaxisokról, A tipikus képeken már az előtér- és háttérgalaxisok szétválasztása is gondot okoz, így ezek hibát, zajt okoznak a mérésben. A dolgozatomban egy olyan módszert teszteltem, mely sokkal hatékonyabban szűri ki az előtérgalaxisokat, minél több háttérgalaxist megtartva, továbbá ezen galaxisok vöröseltolódására is jó becslést ad. A módszer lényege, hogy a megfigyelt objektumok képeit 2 szín helyett 7 színszűrőt alkalmazva kell elkészíteni, így sokkal pontosabb vöröseltoldás értékeket kaphatunk a galaxisok típusától függetlenül. A képek , melyeket vizsgálnom kellett, a chilei La Silla MPI/ESO 2.2 m-es távcsövére szerelt GROND nevű hétcsatornás képalkotó műszer segítségével készültek. A műszerrel egyszerre lehet képet készíteni a látható g', r', i', z' és a közeli infravörös J, H, K szűrőkkel.Ezen hét magnitudó felhasználásával becslést tudtam adni a galaxisok (fotometrikus) vöröseltolódására.

A sine-Gordon modell szemiklasszikus vizsgálata integrálható defekt esetén

Készítette: Nemes Frigyes, Fizikus/4.
Témavezető: Bajnok Zoltán
ELTE Elméleti Fizika Tanszék

TDK dolgozatom témája a sine-Gordon térelméleti modell egyik érdekes változata. Ismert, hogy a klasszikus sine-Gordon elméletnek léteznek ún. szoliton megoldásai, melyek részecskeszerű állapotok leírására alkalmasak, s így hasznos modell a részecskefizikában használt fogalmak tesztelésére. Az általam vizsgált esetben, a klasszikus sine-Gordon Lagrange függvényt egy pontban módosítva, ún. integrálható defekt egészíti ki a klasszikus elméletet. Az integrálható defekt megváltoztatja a klasszikus elméletből kapott szolitonok mozgását. A defekt tekinthető úgy, mint egy szennyezés, amelyen a szolitonok szóródnak (az integrálhatóság miatt most csak időkésést szenvednek). A dolgozatban először az elmélet rövid, mások által már kimerítően tanulmányozott klasszikus és kvantumos változatát ismertetném ( ezek összehasonlítási alapul is szolgálnak ). Ezután a kvantumtérelméleti módszerek egzakt megoldásainak ellenőrzését végzem el az integrálható defekt esetére. Erre azért van szükség, mert nem magától értetődő, hogy a kvantumtérelméleti formulák valóban a klasszikus elmélet kvantum fizikai általánosításai. Az igazolás módszere a szemiklasszikus határérték vizsgálata. A klasszikus elméletben számolható időkésések szemiklasszikus közelítésben fázistolásokat határoznak meg. Ugyanebben a határértékben vizsgálva a kvantumelmélet transzmissziós mátrixát, vissza kell kapjuk ugyanezeket fázistolásokat. Ezzel a módszerrel a klasszikus és kvantumos paraméterek kapcsolatát is tisztázhatjuk. A fenti modell alkalmas jelenségek széles körének leírására. Vizsgálható a spinláncok mechanikája, a nemlineáris optika problémái, valamint kvantumszennyezéssel kapcsolatos problémák egyaránt.

Végtelen ellenállás-hálózatok vizsgálata Green-függvény segítségével

Készítette: Széchenyi Gábor, Fizika BSc. III.
Témavezető: Cserti József
ELTE TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Az ellenállás-hálózatok problémája klasszikusnak számító kérdés és az utóbbi években a Green-függvénnyel történő vizsgálata új lendületet adott a témának. Ez a kérdés kapcsolatba hozható a rácson történő véletlen bolyongás problémájával is, melyet pl. Lovász László matematikus is vizsgált. A dolgozatban végtelen ellenállás-hálózatok eredő ellenállását vizsgálom két tetszőleges pont között. A probléma megoldása során leginkább a szilárdtestfizikai fogalmakra (Brillouin-zóna, Bloch-függvény), valamint a Green-függvények tulajdonságaira támaszkodtam. A dolgozat első fejezetében a legegyszerűbb szabályos rácsokra oldottam meg a problémát, mint például a d-dimenziós kockarácsra vagy a háromszögrácsra. Később a Green-függvényes módszer általánosításával megoldási menetet mutatattam tetszőleges bázissal rendelkező szabályos rácsok problematikájára (hatszögrács, ellenállássáv, fcc, bcc, ...). Egyik fő eredményként meghatároztam a félvégtelen négyzetes ellenállás-hálózat Green-függvényét és ennek a hálózatnak tetszőleges ket pontja között az eredő ellenállását. A dolgozat második részében megoldottam tetszőleges perturbált ellenállásrendszer Green-probléámáját, melyhez a Dyson egyenletet használtam fel. Speciális esetként a perturbált hatszögrácsot elemeztem. Az eddig tárgyalt rendszereket nem csak analitikusan, hanem numerikusan is tárgyaltam. Tetszőleges periódikus rács, félsík, tetszőleges perturbált ellenállásgráf problémák vizsgalatával olyan új eredményeket kaptam, melyeket legjobb tudomásom szerint eddig még nem közöltek.

Extrém alacsony frekvenciájú mágneses terek mérése környezetünkben

Készítette: Zsigmond Anna Julia, Fizika BSc 2. évf.
Témavezető: Veres Gábor
ELTE TTK Atomfizikai Tanszék

A múlt század technikai fejlődésével az elektromágneses sugárzásokból származó terhelésünk nagyságrendekkel megnőtt a természetes háttérhez képest, ellentétben például az ionizáló sugárzás dózisteljesítményével. Ez felkeltette a kutatók és a társadalom érdeklődését, mivel ezeknek a biológiai hatása kevéssé ismert. Ugyanakkor a lakosság nehezen fér hozzá olcsó és megbízható műszerekhez az elektromágneses terek ellenőrzésére. Célunk, hogy egyszerű, könnyen beszerezhető és mégis pontos eszközökkel tudjuk mérni a környezetünk különböző frekvenciájú elektromágneses tereit. Erre a célra házilag készített tekercseket használtunk, melyeket hitelesítettünk, és az 50 kHz alatti frekvencia- illetve az 1 uT feletti amplitúdó-tartományban tudtuk használni őket. Ezt a mérési tartományt kibővítettük egy jóval érzékenyebb műszerrel, melyet használat előtt szintén megvizsgáltunk, hitelesítettünk. Ezek az eszközök az elektromos hálózat és a telekommunikáció széles spektrumának egy részét fedik le. Végeztünk terepi méréseket erősáramú földvezetéknél, nagyfeszültségű távvezetéknél, közlekedési eszközökön, illetve elvégeztünk néhány mérést környezetünkben. Az egyetemünkön folyó neurobiológiai kutatáshoz is hozzájárultunk az ott használt mágneses tér feltérképezésével. Mérési eredményeinket összevetettük, illetve kiegészítettük elméleti számításainkkal. Így mérni tudtuk a földvezeték talajszint alatti mélységét és áramerősségét, illetve a távvezetékben folyó áram erősségét. Végül megmutattuk, hogy mire kell odafigyelni a eszközeink használatakor, hogy elkerüljük a félrevezető eredményeket.

Nagysűrűségű sejttenyészetek áramlásainak vizsgálata

Készítette: Ünnep Renáta, fizikus IV.
Témavezető: Czirók András
ELTE, Biológiai Fizika Tanszék

A sejtmozgás vizsgálatakor általában különálló sejteket vizsgálnak. Számos biológiailag releváns esetben azonban a sejtek szöveti környezetben mozognak, ahol a nagy sejtsűrűség következtében meghatározó fontosságúak a sejt-sejt kölcsönhatások. Dolgozatom célja ezért a nagysűrűségű sejttípusok kollektív mozgásának vizsgálata. A sejtek mozgásának statisztikus jellemzéséhez szükségünk van a sejtek helykoordinátáinak ismeretére. Egy olyan automatikus sejtkövető programot írtam, ami mikroszkópos képsorozatokon meghatározza a sejtek mindenkori pozícióját nagy sűrűségű tenyészetek esetében is. Mivel a sejtmagok sötétebbek, mint a sejt többi része, ezért egy optimális fényességérték elkülöníti a sejtmagokat a kép többi részétől. Az így megjelenő klaszterek geometriai középpontja a sejtek kezdőkoordinátájául szolgálhat. Egymást követő képek között egy PIV algoritmust használtam a sejtmag új pozíciójának megbecsléséhez. A PIV egy, a képrészletek keresztkorrelációjának vizsgálatán alapuló mintázatkövető módszer, amivel megjósolható, hogy mekkora és milyen irányú a sejtmag elmozdulása két kép között. Ezután a becsült pozíciókból indított lokális minimumkereséssel kapjuk a sejtmag új pozícióját. Részletesen megvizsgáltunk két különböző típusú endotél (BAEC) ill. epitél (MDCK) sejtvonalat. Azt találtuk, hogy a BAEC sejtek kevésbé változtatják meg a mozgásirányukat időben, mint az MDCK sejtek, de a szomszédos sejtek gyorsabban eltávolodnak egymástól. Az BAEC sejtvonal esetében örvényes folyadék, míg az MDCK sejtvonal esetében rugalmas membrán-szerű viselkedést figyeltünk meg.

Kör alakú szupravezető-grafén rendszer kvantumos és szemiklasszikus vizsgálata

Készítette: Hagymási Imre, fizikus IV.
Témavezető: Cserti József
ELTE TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Az elmúlt években jelentős érdeklődés bontakozott ki a mezoszkopikus rendszerek iránt. A mai félvezetőiparban már létre tudnak hozni olyan tartományokat, amelyekben az elektronok mozgását kétdimenziósra lehet korlátozni. Normál és szupravezető tartományokból létrehozott heterostruktúrák további új effektusokkal gazdagították a jelenségkört. Ezek közül egyik legfontosabb az Andreev-retroreflexió, amikoris egy olyan elektronszerű kvázirészecske, amelynek energiája kisebb a szupravezető gapjénél, a normál-szupravezető határfelületre érkezik lyukszerű kvázirészecskeként reflektálódik vissza a bejövő elektron pályája mentén, miközben az eredeti elektron Cooper-párt alkotva belép a szupravezetőbe. 2004 óta a kutatás fő irányvonalába a grafén került. Ekkor sikerült ugyanis először előállítani a grafit egy atomi rétegét, a grafént. Azóta ez a terület rendkívül kutatottá vált. Ennek oka az, hogy a grafénben az elektronok hullámfüggvényét egy zérus tömegű Dirac-egyenlettel lehet leírni. A Dirac-féle Hamilton-operátor következtében több relativisztikus effektust megjósoltak és ki is mértek grafénban. Jelen dolgozatban egy szupravezető-grafén rendszer kvantummechanikai és szemiklasszikus vizsgálatát végeztük el. A rendszerünk egy szupravezető síkra helyezett grafén körlap együttese. Kiderül, hogy a rendszert a Dirac-Bogoliubov de Gennes-egyenlettel írhatjuk le. A dolgozat úttörőnek számít abból a szempontból, hogy zárt szupravezető-grafén rendszerek kvantálása és szemiklasszikus analízise még nem történt meg az irodalomban. Grafénben létrejöhet (a Fermi-energiától függően) a hagyományos Andreev-retroreflexió mellett az ún. spekuláris Andreev-reflexió, amely során az elektron szintén lyukká konvertálódik, azonban a lyuk pályájának szöge ugyanolyan szöget zár be a beesési merőlegessel, mint az elektroné abszolútértékben. A kétféle Andreev-reflexióhoz más-más periodikus pályák tartoznak, mindkét esetre levezettünk egy-egy szemiklasszikus közelítést, amely nagy pontossággal visszaadja az energiaspektrumot illetve a lépcsőfüggvényt. Az Andreev-retroreflexióhoz tartozó energiatartományban szinguláris viselkedést találtunk az állapotsűrűségben, amelyet a szemiklasszikus képpel is nagy pontossággal megkaptunk. A spekuláris Andreev-reflexió periodikus pályáira vonatkozó kvantálási feltétel teljesen új az irodalomban.

Egzaktul megoldható, nemlineáris modellek kísérleti vizsgálata

Készítette: Meszéna Balázs, Fizika Bsc. II.
Témavezető: Bajnok Zoltán
MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport

A dolgozat célja két nemlineáris térelméleti modell szemléltetése, kísérleti megvalósítása, valamint annak vizsgálata, hogy ezen elméletek zárt alakban felírható megoldásai mennyire hozhatók összhangba a mérési eredményekkel. Az első a sine-Gordon modell, amit száz- torziós rugóval összecsatolt- ingából álló rendszer megépítésével realizáltunk. Ezen a diszkrét rendszeren vizsgáljuk az elmélet álló, illetve mozgó szoliton, szuszogó, szoliton-szoliton szórási megoldásait, valamint röviden kitérünk a zárt peremről történő visszaverődésre. A dolgozat második (rövidebb) felében felületi szoliton vízhullámokat vizsgálunk. Az ehhez kapcsolódó mérést az ELTE Kármán Tódor laboratóriumban végeztük. Szolitonok alakját vizsgáltuk egy falról való visszaverődés közben. Ezt a Boussinesq egyenlet adott peremfeltételt teljesítő megoldásával hasonlítjuk össze. Ez lényegében azonos a híresebb KdV egyenlettel az adott sekély-hullám közelítésben, azonban mindkét irányba terjedő szolitonokat le tud írni, ami (mint látni fogjuk) kell ahhoz, hogy a visszaverődés folyamatára egyáltalán értelmes elméleti jóslatot adjon.

Az energiaveszteség mérésének optimalizálása nyomkövető detektorokra

Készítette: Szeles Sándor, Fizikus 5
Témavezető: Siklér Ferenc
KFKI RMKI

Mágneses térbe helyezett nyomkövető detektorok az impulzusmérésen kívül gyakran alkalmasak energialeadás mérésére is (pl.: egyes gáztöltésű detektorok vagy a több rétegből álló szilíciumdetektoros trackerek). Az egységnyi úthosszra eső energiaveszteségből a részecske sebességére következtethetünk, így azt is mérve azonosítható a részecske. Azonban az energialeadás sztochasztikus folyamat: egy hosszú farkú eloszlást követ, mely olyan széles, hogy nagy impulzusoknál többfajta részecskét is mérve bizonytalan az azonosítás az eloszlások átfedése miatt. Kell egy módszer, mely úgy becsüli az energialeadást, hogy közben a lehető legjobban kiküszöböli a statisztikus bizonytalanságokat. Ebben a dolgozatban a levágott átlag (truncated mean) egy lehetséges általánosítását, a súlyozott átlag módszerét ismertetem. A leadott energiát különböző hosszúságú pályaszakaszonként mérjük. A levágott átlag a beütések kisebb felét átlagolja. A súlyozott átlagnál viszont az összes beütést átlagoljuk különböző súlyokkal. A súlyokat úgy kell meghatározni, hogy a súlyozott átlag eloszlása optimális legyen. Egy értelmes választás, ha az eloszlás felbontására optimalizálunk. A dolgozatban ezt az optimalizálást végeztem el. Ehhez C++ nyelven Monte-Carlo szimulációt és azt feldolgozó szoftvereket fejlesztettem. Megmutatom, hogy a súlyozott átlag növeli a felbontást, csökkenti az eloszlások közötti átlapolást. Fontos megfigyelés továbbá, hogy az optimális súlyok jobbára csak a detektoranyagtól függenek. Az energialeadás részletesebb vizsgálatával (úthosszfüggés) tovább finomítottam a módszert. A TDK-dolgozatom általánosan foglalkozik az energiaveszteség-méréssel, kidolgozza az általános elveket, melyeket két detektoranyagra meg is mutat. A szakdolgozatom a LHC-n szimulált/mért részecskespektrumokkal foglalkozik, ahol a részecskeazonosítás érdekében felhasználom majd ezeket az eredményeket, a CMS szilícium alapú detektorára vonatkoztatva.

Kozmikus müonok kísérleti vizsgálata

Készítette: Kobzi Balázs, Sajtos László, III. fizikus Bsc hallgatók
Témavezető: Varga Dezső
ELTE TTK, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

FÖldünk kialakulása óta mind az élettelen természet részeit, mind az élőlények sokaságát a világűrből érkező részecskék bombázzák. A sugárzás, mint nagyenergiás részecskeáram, a Föld magasabb légrétegeibe érve magfizikai reakciókat kelt, melyből új részecskék keletkeznek (protonok, neutronok). Elegendően nagy energia esetén (legalább 10 GeV) a beérkező protonok közvetett módon olyan müonokat keltenek, amik nagy valószínűséggel elérik a földfelszínt: a protonok pionokat, ill. kaonokat kelthetnek, amik elbomlás után müonokat hoznak létre. A földfelszínre érkező müonoknak a detektálásából pedig következtetünk a sugárzás minőségére. Habár központi csillagunkból számos részecske érkezik, a tudósok érdeklődésének középpontjába mégis a rendkívül távoli csillagok sugarai kerültek. A nagyenergiás kozmikus részecskék kutatása ma a fizika élvonalához tartozik, mivel segítségükkel a világűr és az égi objektumok is feltérképezhetők. Így a müonok tanulmányozásával közelebb kerülhetünk a Földön kívüli világ megértéséhez. A cél eléréséhez szcintillációs detektorokat alkalmazhatunk. A beérkező müonok által a speciális plexiüveg készített fényérzékeny anyagban keltett fényfelvillanásokat egy fotoelektron- sokszorozó, úgynevezett PM cső alakítja át elektromos impulzussá, ami már a számítógép által feldolgozható adatokat szolgáltat. A szcintillációs érzékelő helyzetét változtatva megkaphatjuk a müonzápor szögfüggését,ill. az "abszorber vastagságfüggését": az előbbivel megvizsgálhatjuk azt, hogy a detektorok forgatásakor beállított helyzetek során mennyi müon halad át a szcintillátorokon, az utóbbi esetben pedig azt, hogy adott anyagmennyiségen áthaladva mennyi müon abszorbeálódik. A mérés során változtattuk az abszorbeáló anyagmennyiséget úgy, hogy a rendszert levittük pl. az egyetem pincéjébe. Az adatokból pedig egy heurisztikus becslést kaphatunk a részecskék energiájára. Időbeli maximumát is vizsgálhatjuk, az éjszakai és a nappali adatok összehasonlításával pedig arra a kérdésre is választ kaphatunk, hogy a Nap adja-e a sugárzás döntő részét. Továbbá, több detektort használva megkísérelhetjük egyetlen egy részecske által keltett müon záporból egynél több részecskét észlelni, tipikusan kettőt. Ebből levonhatjuk a tanulságot, hogy milyen valószínűséggel történik olyan nagy energiás ütközés , melyben elegendően sok müon keletkezik ahhoz, hogy abból többet is észleljünk egyszerre.

A folytonos idejű kvantumos bolyongás Pólya-féle száma

Készítette: Darázs Zoltán, Fizikus IV.
Témavezető: Kiss Tamás
MTA SZFKI Kvantumoptikai és Kvantuminformatikai Osztály

Az utóbbi években megnőtt az érdeklődés a kvantumos bolyongások vizsgálata iránt, ami annak köszönhető, hogy a kvantumos algoritmusok exponenciálisan gyorsabbak lehetnek a klasszikusaknál. A kvantumos bolyongásnak két fajtája van: a diszkrét és a folytonos idejű. Előttem nem vizsgálták annak a valószínűségét, hogy a folytonos idejű esetben a bolyongó visszatér a kiindulási helyre. Dolgozatomban általánosítottam a Pólya-féle szám fogalmát. Ehhez Pólya György munkáját, amiben klasszikus rendszerekben vizsgálta a visszatérés valószínűségét, valamint a diszkrét esetben definiált Pólya-féle számot vettem alapul. A Pólya-féle szám kvantumos definíciója mérési eljárást is tartalmaz, először ezt definiáltam. Ez nem triviális: a diszkrét esetben adott, mikor mérjünk, a folytonos esetben nincs természetes időskála: túl sűrűn mérve fellép a kvantum-Zénon effektus, túl ritkán pedig elszalaszthatjuk a visszatérést. A folytonos esetben definiált elérési idő egy Poisson-folyamaton alapuló mérést tartalmaz, ez megzavarja a rendszer unitér időfejlődését, ezért ötvöztem a diszkrét esetben használt eljárással: sokaságon mérünk, és minden mérést új rendszeren végzünk. A definiált Pólya-féle számot N pontú, periodikus határfeltétellel rendelkező egy dimenziós rendszerekre vizsgáltam, ekkor a Hamilton operátor ciklikus mátrix, a spektrálfelbontásával expliciten megadtam az idő függvényében annak a valószínűségét, hogy a mérés eredményeként a bolyongó a kiindulási helyen van. Eredményeim azt mutatják, hogy a vizsgált rendszerben a bolyongás visszatérő, és a végtelen pontú határesetnél is.

Nagy impulzusú töltött hadronokra való triggerelés szimulációja az LHC ALICE kísérletében

Készítette: Berényi Dániel, Fizika BSc 3. évfolyam
Témavezető: Lévai Péter, Varga Dezső
MTA KFKI RMKI, ELTE TTK

Az LHC gyorsítóban végzett nehézion ütközések fő célja az anyag új, extrém energiasűrűségű állapotának, a kvark-gluon plazmának az előállítása. A plazma állapot tulajdonságainak meghatározásában kiemelkedő fontosságú a nagy impulzusú hadronok észlelése, keletkezési spektrumuk kimérése. Az ALICE detektor jelenleg 5 GeV/c impulzusig képes eseményenként szétválogatni a töltött pionokat, kaonokat, protonokat és antiprotonokat. A nagy impulzusú részecskéből azonban nagyon kevés van, ezért ki kell szűrnünk ezeket az eseményeket a sok millió ütközésből, azaz triggerelni kell a nagy impulzusú töltött hadronokra. A jelenleg előkészületi fázisban levő, nemzetközi együttműködésben készülő "Very High Momentum Particle Identification Detector" (VHMPID) trigger-detektor kiterjeszti az impulzustartományt egészen 20 GeV/c-ig. A magyar ALICE csoport tevékenyen részt vesz az együttműködés munkájában, melynek egyik célja a fent említett trigger-rendszer kifejlesztése. Ehhez kapcsolódik a jelen dolgozat is, melyben ismertetem a VHMPID trigger-detektor szimulációja során kapott eredményeimet. A feladatom a közepes impulzusú semleges részecskék (K0s, Lambda0, Szigma0) bomlásából származó hamis trigger jelek számának meghatározása volt. Ez kifejezetten fontos a rendszer megtervezése szempontjából, mert ez az egyik legjelentősebb hibaforrása a berendezésnek.

Kationos porfirinek kötődésének szerkezeti és funkcionális következményei

Készítette: Mayer Áron, Fizikus V. évfolyam
Témavezető: Dr Csík Gabriella
Semmelweis Egyetem, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

A pozitív töltésű porfirinek a mikroorganizmusok fotoinaktivációjában, a DNS szerkezetének kutatásában, nanorészecskék tervezésében egyaránt szerepet kaptak az elmúlt években. Mindhárom lehetséges felhasználás a kationos porfirinek nukleinsavakhoz való kötődésén alapul. A kölcsönhatások számos jellemzője már korábban ismertté vált rövid, homológ DNS szekvenciákon végzett vizsgálatokkal. A kationos porfirinek két fő kötött formájának (interkaláció és külső kötés) jelenlétét természetes polinukleotidok esetében is kimutatták. Tetrakis(4-N-metilpiridil)porfirin (TMPyP) és természetes kettős szálú DNS-t tartalmazó nukleoprotein komplexek ? T7 bakteriofág és nukleoszóma-, valamint ezekből nyert izolált DNS-ek kölcsönhatását vizsgáltuk spektroszkópiai módszerekkel. Optikai és CD melting mérésekkel kimutattuk, hogy a porfirin destabilizálja az izolált DNS-ek másodlagos szerkezetét. T7 fág esetében a porfirin jelenléte nincs hatással a DNS ? fehérje kölcsönhatásra, ellenben jelentősen módosítja azt a nukleoszómákban. TMPyP kötödésének és fotoreakciójának a nukleoprotein komplex funkciójára gyakorolt hatását tanulmányoztuk T7 bakteriofág modellen. Megállapítottuk, hogy még az összes lehetséges kötőhely telítése is az aktív fágok számának csak kis mértékű ? nem egészen egy nagyságrenddel való ? csökkenését idézi elő. Megvilágítás hatására a fáginaktiváló hatás jelentősen fokozódott. A fotoinaktivációs kísérleteket megismételtük gyökfogók jelenlétében. Eredményeink arra mutatnak, hogy mind az I., mind a II. típusú fotokémiai reakció szerepet játszik a fág sérüléseinek kialakulásában. Szakdolgozatomban a vírusinaktiváció nem szerepel, helyette a mikrokalorimetriás méréseimet tárgyalom, melyek segítségével a kötődési folyamatokat jellemzem.

Pellet-abláció dinamikai vizsgálata kameraképek alapján

Készítette: Cseh Gábor, Fizika BSc 3. évf.
Témavezető: Dr. Kocsis Gábor
MTA KFKI RMKI

A tokamak típusú fúziós berendezésekben az üzemanyag-utánpótlás egyik lehetséges módja a hidrogénizotópokból álló jégdarabkák (pelletek) plazmába juttatása. A pellet a forró plazmába érkezése során párologni (ablálódni) kezd, amelynek következtében először sűrű, semleges felhő veszi körül, amely az elektronütközéses gerjesztés miatt fényt bocsát ki, és amely leárnyékolja a pelletet érő hőáramot. Majd ez a felhő felmelegszik, szétterjed, ionizálódik és szétoszlik a plazmában. A pelletabláció megértése nagyon fontos a megfelelő üzemanyag-utánpótlás megtervezése szempontjából, illetve a pelletlövések hatással vannak bizonyos, a plazma szélén megjelenő instabilitásokra, amelyek még nincsenek teljesen feltérképezve. Jelen dolgozatban a München melletti ASDEX-Upgrade tokamakban egy gyors képalkotó kamerarendszer által készített, különböző sebességgel belőtt és különböző időközönként fényképezett pelletfelhők képeit elemeztem. Ezek mozgását vizsgálom, illetve feltérképezem a jellemző felhőalakokat, illetve ezek dinamikáját (milyen az alakjuk, mennyire szimmetrikusak, illetve hogy mindez hogyan változik az idő függvényében). Ezek ismertetése után összevetem a kapott eredményeket a szakirodalomban található, a pelletfelhő változásait leíró legelfogadottabb elképzelésekkel, arra keresve a választ, hogy melyikhez illeszkedik az általam kapott eredmény a leginkább.

Plazmakristályok kollektív dinamikája

Készítette: Mohácsi István, Fizika Bsc 3. évf.
Témavezető: Hartmann Péter
KFKI SZFT-Plazmafizikai osztály

A kristályos anyagok leírása a szilárdtestfizika egyik hagyományos alapproblémája, mely információt ad az anyagok kollektív tulajdonságairól. A kísérleti megfigyelések új területét jelentik a plazmakristályok, melyekben kisülésben feltöltődött porszemcsék a gravitáció és az elektromos terek hatására egy síkbeli hatszögletű kristályrácsba rendeződnek, mely rendelkezik a két dimenziós Yukawa-kristályok valamennyi dinamikai tulajdonságával. Kísérleteim során kimértem különböző hőmérsékletű plazmakristályok diszperziós relációit és párkorrelációs függvényeit, majd összehasonlítottam az eredményeimet az elméleti számításokkal.

Kétrészecskés kvantumos bolyongás

Készítette: Kollár Bálint, Informatikus Fizika IV.
Témavezető: Kiss Tamás
MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet, Kvantumoptikai és Kvantuminformatikai Osztály

A diszkrét idejű kvantumos bolyongás a klasszikus véletlen bolyongás kvantummechanikai általánosítása. A bolyongás klasszikusan és kvantumosan is használható algoritmusok létrehozására. A kvantumos bolyongás alkalmazása a lehetséges klasszikus algoritmusokhoz képest jelentős, akár exponenciális gyorsuláshoz vezethet. Kétrészecskés kvantumos bolyongás esetén fontos szerepet játszik a részecskék közötti összefonódás. Különbséget kell tenni a bolyongók bozonikus, fermionikus, illetve megkülönböztethető volta szerint is. Kétrészecskés bolyongást eddig csak három közleményben vizsgáltak a szakirodalomban, ezekben különböző módon általánosították több részecskére a bolyongást, ezeket összehasonlítom. Két dimenzióban nem vizsgálták még a kétrészecskés kvantumos bolyongást. Az érme és a kezdőállapot megválasztása komoly befolyással lehet a találkozási valószínűség időbeli alakulására. A kezdőállapot összefonódása az időfejlődés során végig megmarad, ezért megnövelheti a találkozás valószínűségét. A találkozási valószínűség aszimptotikus viselkedése jelentősen különbözik aszerint, hogy bozon, fermion vagy megkülönböztethető a bolyongó. A Grover érmére jellemző lokalizáció megnövelheti a találkozás valószínűségét, összefonódás esetén még a nem lokalizált egy részecske kezdőállapot is mutathat lokalizációt az időfejlődés során. Kiszámítottam a bolyongók találkozási valószínűségét, megtalálási valószínűségét és vonalmenti helykorrelációját. A bolyongások vizsgálatához skálázható, paraméterezhető szimulációs programot fejlesztettem, mely segítségével a fenti jelenségeket megfigyeltem.

Hosszú élettartamú oszcilláló állapotok vizsgálata térelméletekben

Készítette: Mezei Márk, Fizikus V.
Témavezető: Forgács Péter
MTA KFKI RMKI Elméleti Főosztály

Növekvő érdeklődést váltanak ki a térelméletek egyre szélesebb osztályában numerikusan megfigyelt, oszcillonnak elkeresztelt hosszú élettartamú, lokalizált, oszcilláló állapotok, amelyek egy kontinuumot alkotnak. A kisamplitudós tartományban az analitikus leírás is megkezdődött. Az alkalmazások köre az inflációs kozmológiától az elektrogyenge fázisátalakulásig terjed, találtak már oszcillonokat táguló téridő háttéren és a Standard Modell bozonikus szektorában. A bemutatott módszerek számos nemlineáris fizikai problémában is alkalmazhatóak. A dolgozat önkölcsönható skalár elméletek kisamplitudós oszcillon megoldásokból kiindulva vizsgálja az oszcillonok bomlását analitikus és numerikus eszközökkel. A dolgozatban részletesen bemutatjuk az 1+D dimenziós skalárelméletek kisamplitudós oszcillon megoldásait, amelyek az amplitudó szerinti aszimptotikus sor alakban állíthatók elő. Vizsgáljuk a kifejtés érvényességi tartományát különböző dimenziókban és megmutatjuk, hogy négynél nagyobb dimenzióban nem létezik exponenciálisan lokalizált kisamplitudós oszcillon állapot. Az aszimptotikus sorból kiindulva az illesztett aszimptotikus sorok módszerét és Borel-összegzési technikát használva meghatározzuk az oszcillonok nemperturbatív sugárzási törvényét. Gömbszimmetrikus oszcillonok numerikus szimulációjával vizsgáljuk a sugárzási törvény érvényességét és kielégítő egyezést találunk. A szakdolgozatomban a kisamplitudós kifejtést további modellekre terjesztjük ki, így vizsgálunk oszcillonokat dilaton mező és vektorterek jelenlétében. Vizsgáljuk az oszcillonok szemiklasszikus kvantálását és a sugárzás leírását a kvantumtérelméletben. Ezek a kérdések a bomló állapotok leírásának elvi problémáját vetik fel.

Lehet-e stabil egy időgép az általános relativitáselméletben?

Készítette: Németh Adrián, fizikus V.
Témavezető: Dr. Rácz István
MTA KFKI RMKI Elméleti Főosztály

Az általános relativitáselméletben a téridő geometriája egyike a dinamikai változóknak. Éppen ezáltal az elmélet tág teret biztosít a téridő topológiájának, illetve kauzális szerkezetének változatosságához. Ezt kihasználva rendszeresen jelennek meg olyan téridőmodellek, amelyekben zárt időszerű görbék mentén történő utazásra nyílik lehetőség. Azokat a téridőket, amelyekben ilyen időutazás valósítható meg "időgépeknek" is nevezzük. A korábban konstruált időgépek többsége valamely könnyen felismerhető nemfizikai tulajdonsággal rendelkezik, például a megfigyelésekkel és elvárásainkkal ellentétben lévő anyag létezését tételezi fel, vagy éppen a szerzők elfeledkeznek az időgépük megkonstruálhatóságáról. Amos Ori az egyik olyan jól képzett fizikus, aki vissza-visszatérően, egyre összetettebb, és egyre több természetes elvárásunknak is megfelelő időgép-konstrukcióval jelenik meg a tudományos közvélemény előtt. Az általa konstruált téridőmodellek olyannyira hitelesek, hogy azok általában a legrangosabb fizikai folyóiratokban (Phys.Rev.Letters, Phys.Rev.D) kerülnek publikálásra. Ezen dolgozat egyik célja annak megmutatása, hogy Ori 2007-ben konstruált legutóbbi, egyben egyre több fizikailag reális elvárásnak megfelelő időgép-modellje szükségképpen instabil, azaz gyakorlatilag megvalósíthatatlan. A dolgozat végén azt is megmutatjuk, hogy az általunk alkalmazott matematikai formalizmus lehetőséget nyújt az Amos Ori által megfogalmazott elvárásokat kielégítő, de az általa megadott konkrét modellnél sokkal általánosabb időgépmodellek instabilitásának bizonyítására is. A diplomamunka témája az általános relativitáselmélet egy fontos matematikai problémájának megoldására -- kompakt Cauchy-horizontokat hordozó téridők esetén a Penrose-féle "erős kozmikus cenzor" hipotézis bizonyítására -- irányul, illetve a kapcsolódó matematikai formalizmus általánosítását tűzi ki célul. A TDK dolgozatban a kapcsolódó általános matematikai eszköztárnak egy konkrét időutazást megengedő téridőre, illetve ilyen típusú téridők egy széles osztályára való alkalmazását mutatjuk be.

Kaotikus viselkedés felhőkben? - Aeroszolok egy egyszerű áramlási modellben

Készítette: Drótos Gábor, Fizika BSc alapszak, fizikus szakirány, 3. évfolyam
Témavezető: Dr. Tél Tamás
ELTE TTK Fizikai Intézet, Elméleti Fizikai Tanszék

Aeroszolok mozgását követtük egy egyszerű időfüggő áramlásban, hogy az esetlegesen megjelenő káosz és fraktálság megnyilvánulásait vizsgálhassuk. A gömb alakúnak feltételezett részecskékre a gravitáción kívül a közegellenállási erő hat. Nagyszámú részecskét követve először a függőleges koordinátáikra vonatkozó statiszikai jellemzők időbeli fejlődését vizsgáltuk. A tömegközéppont sebességét eltérőnek találtuk egy részecske áramlás nélküli eséséhez képest, a szórásnégyzet pedig időben lineárisan nőtt, ami diffúziónak felel meg. A különböző időpontok hisztogramjain jól látszik a "szétfolyás". Mindez a mozgás kaotikus voltával függ össze, melyről közvetlenebb módon is tapasztalatot szereztünk: a részecskék valódi és fázistérbeli helyzetét ábrázolva fraktálszerkezeteket kaptunk. A káosz jelenlétének oka az, hogy van végtelen sok olyan instabil pont, melyekben tartózkodó részecskék soha nem esnek ki a felhőből (kaotikus nyereghalmaz). Mivel azonban nullmértékű halmazról van szó, a numerikus szimuláció során ilyen részecskékkel nem találkozhatunk. Ehelyett megvizsgáltuk az ilyen pontokba vezető és az ilyenekből kivezető trajektóriákat (stabil és instabil sokaság); ezek segítségével láthatóvá tettük a nyereghalmazt. Többféle felhővastagságot tekintettünk, majd a fraktálszerkezetet összehasonlítottuk a végtelen vastag felhőnél megjelenő kaotikus attraktorral. A fraktáldimenzió a részecskék egyetlen detektorba történő érkezési időkülönbségeiből is meghatározható. Arra, hogy a valódi felhőkben a vízcseppek mozgása kaotikus, az utóbbi időben végzett légköri megfigyelések is utalnak.

A Medve-tó sajátos hőmérsékleti eloszlásának laboratóriumi modellezése

Készítette: Sándor Máté Csaba, Fizika Bsc II.évf
Témavezető: Tél Tamás, Jánosi Imre
ELTE TTK Fizika intézet

Az ún. heliotermicitás egy régóta ismert természeti folyamat, mely a nagy sűrűségi gradienssel rendelkező folyadék oszlopok napfénnyel történő besugárzásakor észlelhető. A közegben egy olyan hőmérsékleti profil alakul ki, melynek maximuma közel esik a legnagyobb sűrűség gradiens mélységéhez. A jelenség a természetben általában sekély vizű sós tavakban fordul elő, amely alapul szolgált mesterséges napcsapdák felépítéséhez. Mindezekben az a közös, hogy a melegítés a tavak/napcsapdák aljzatában lezajló abszorpció hatására alulról történik. Egy különleges esetnek tekinthető az Erdélyben található Medve-tó, melyben már száz éve beszámoltak jelentős felszín alatti hőmérsékleti maximumokról (az első méréseknél feljegyeztek 70 C-os csúcsértéket is). A tó sajátossága abban rejlik, hogy jelentős mélysége miatt az aljzatban történő besugárzási fűtés elhanyagolható. A munkám célja a mély tavakban kialakuló, felszín alatti hőmérsékleti maximum kialakulásának megértése. Több különböző elrendezésű méréssorozatban vizsgáltam a kialakuló hőmérsékleti és sűrűségprofilokat. A kísérletsorozat legfontosabb eredménye, hogy állandó besugárzás hatására nem alakulhat ki hőmérsékleti maximummal rendelkező stabil profil. Periodikus megvilágítás hatására azonban sikerült találni a Medve-tóéhoz hasonló hőmérsékleti eloszlást.

Lepkeszárny domborzat optikai meghatározása

Készítette: Ratter Kitti, Fizika Bsc II.
Témavezető: dr. Márk Géza
MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet

A lepkék szárnyain változatos színeket láthatunk. A színek kétféle eredetűek lehetnek: pigment által okozott szín, illetve un. fotonikus nanoszerkezet által okozott szín (fizikai szín). A szárnyon 100 um jellemző méretű pikkelyek találhatóak, a pikkelyekben helyezkedik el a fotonikus nanoszerkezet, melynek jellemző méretskálája a fény hullámhosszának nagyságrendjébe esik, ami hullámhosszfüggő reflexiót és transzmissziót okoz. A lepkeszárnyak optikai tulajdonságait 500 millió éve tökéletesíti az evolúció, ezért szerkezetük vizsgálata a fény-anyag kölcsönhatás jobb megértéséhez és tervezett optikai tulajdonságú anyagok, eszközök létrehozásához segít hozzá. A lepkeszárny optikai viselkedését befolyásolja, milyen szögben helyezkednek el a pikkelyek. Ebben a munkában az egyedi pikkelyek szögét vizsgáltuk az Argyrophorus Argenteus lepkén, amely megfelelő erre a célra, ugyanis különleges nanoszerkezetüknek köszönhetően pikkelyei tükörként verik vissza a fényt. A lepke makroskálán ezüstösnek látszik. A lepkéről fényképsorozatot készítettünk a megvilágítási irányt 2.5 fokos lépésekben változtatva, a képek feldolgozásával meghatároztuk a szárny egyes pikkelyeinek irányvektorát. Első lépésként a digitális fényképezőgép megvilágítási intenzitás – pixelérték függvényét határoztuk meg (kalibráció). Majd a módszert különféle, ismert alakú próbatesteken teszteltük, ezután alkalmaztuk a lepkére.


Alacsonyfrekvenciás hangdetektor építése az Advanced LIGO számára

Készítette: Gelencsér Gábor, Szeifert Gábor, Fizika BSc I.
Témavezető: Dr. Szokoly Gyula Pál
ELTE Atomfizikai Tanszék

A XXI. század második évtizedében a fizikában várható legnagyobb hatású eredményt az Advanced LIGO-tól (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) várjuk, mégpedig a gravitációs hullámok létezésének bizonyítását. A műszer lényegében egy 4 kilométer karhosszúságú Michelson-interferométer, ahol a tükrökhöz rögzített próbatesteken a tipikus gravitációs hullámok 10^-18 méter nagyságrendű elmozdulást okoznak, ami a proton átmérőjének ezredrésze. A LIGO egyik legnagyobb technikai kihívása az, hogy a műszer elszigetelt legyen a külső hatásoktól vagy azokat pontosan monitorozni tudjuk. A próbatestek egy mechanikailag erősen csillapított felfüggesztéssel vannak rögzítve vákuumban, melynek alsó határfrekvenciája ~20Hz. A lézer egy optikai asztalon helyezkedik el egy hangszigetelt szobában. A LIGO-ban rögzítésre kerülnek szeizmikus adatok is, viszont a levegőben terjedő alacsonyfrekvenciás hullámokat nem monitorozzák, pedig azok mikrométer nagyságrendű elmozdulást is okozhatnak. 2007-ben megalakult az EGRG (Eötvös Gravity Research Group), ennek keretében csatlakoztunk a LIGO-hoz és egy infrahangdetektor építését vállaltuk. A dolgozat az általunk megépített berendezésről szól. A cél legalább 1mPa nyomásváltozás érzékelése (ez 30-35dB hangnyomásnak felel meg) 1mHz és 100Hz közötti frekvenciatartományban. Mivel ebben a tartományban nem találtunk megfelelő nyomásmérő szenzort, ezért magunk konstruáltunk egyet. A detektorban egy kis referencianyomáshoz képest mérjük a külső nyomás változását, így a differenciális méréssel nagy érzékenységet tudunk elérni. A szenzor lényegében egy kondenzátormikrofon, amihez egy teljesen egyedi kiolvasási eljárást dolgoztunk ki, saját fejlesztésű és építésű elektronikával.

Relativisztikus hidrodinamika nehézion ütközésekben

Készítette: Vargyas Márton, Fizika Bsc./III.
Témavezető: Csanád Máté
ELTE TTK, Atomfizikai tanszék

Az univerzum korai fejlődése, első néhány mikromásodperce a feltételezések szerint nagyon hasonlít a mai relativisztikus nehézion-ütköztetőkben lejátszódó reakciókéhoz. A legnagyobb energiájú reakciókat jelenleg a Long Islandi Relativisztikus Nehézion-Ütköztető (RHIC) kísérleteinél vizsgálják, azonban nemsokára elindulnak a Nagy Hadron Ütköztető (LHC) kísérletei is. A RHIC-nél végzett kutatások (ld. a RHIC kísérletek összefoglaló cikkeit [1]) megmutatták, hogy az ütközésekben létrejövő anyag tökéletes folyadék halmazállapotú, és ennek kifagyása után jönnek létre a detektorokban megfigyelhető hadronok. Ez a széles jelenségkört átfogó hidrodinamika legújabb alkalmazási területe. A relativisztikus hidrodinamika egyenletei sikeresen írják le az itt keletkezett forró, és sűrű tűzgömböt, ugyanakkor csak az anyag, az impulzus és az energia megmaradását tételezik fel. A hidrodinamika ezáltal csodálatosan egyszerű, parciális differenciálegyenleteit megoldani azonban csodálatosan bonyolult. Igen kevés 3+1 dimenziós realisztikus megoldás létezik, és még kevesebbet sikerült az adatokkal összevetni. A relativisztikus hidrodinamika megoldásainak vizsgálata annál is inkább fontos, mivel nemsokára elindul az LHC nehézion-programja, ahol az időfejlődés leírására a feltételezések szerint szintén ezeket a modelleket használhatjuk majd. Az ellipszoidális szimmetriát feltételező, T. Csörgő és társai által számolt megoldást [2] vizsgáltam, és meghatároztam belőle a hadronokra vonatkozó lényeges megfigyelhető mennyiségeket: az egyrészecske impulzus-eloszlást, a folyadékkép érvényessége szempontjából kiemelkedően fontos elliptikus folyást, illetve az ütközésekkor keletkező tűzgömb "femtoszkópját" jelentő Bose-Einstein korrelációkat. Az eredményeket összevetettem a RHIC mérésekből kapott adatokkal. Hivatkozások [1] K. Adcox et al. [PHENIX Collaboration], Nucl. Phys. A 757, 184 (2005) J. Adams et al. [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 757, 102 (2005) B. B. Back et al. [PHOBOS Collaboration], Nucl. Phys. A 757, 28 (2005) I. Arsene et al. [BRAHMS Collaboration], Nucl. Phys. A 757, 1 (2005)
[2] T. Csörgő, L. P. Csernai, Y. Hama and T. Kodama, Heavy Ion Phys. A 21, 73 (2004)

Szonolumineszcencia molekuladinamikai szimulációja

Készítette: Ivády Viktor, Fizikus, IV. évfolyam
Témavezető: Horváth Ákos
ELTE Atomfizika tanszék

A tudományos diákköri dolgozatom témája egy újszerű molekuladinamikai szimulációs program, amely sok nagyságrenddel lecsökkenti a számoláshoz szükséges időt, ezáltal olyan folyamatok tanulmányozása is megvalósítható egy asztali számítógépen, amely eddig évekbe telt volna, ugyanazon a PC-n. A program létrehozásának az ötlete, az egy buborékos szonolumineszcencia jelenségének tanulmányozásakor merült fel, amely – egy mondatban összefoglalva – nem más, mint egy villogó, oszcilláló gáz gömb egy vízzel telt edényben. A fény kibocsátás a buborékban uralkodó extrém körülményeknek köszönhető. A program ennek a gázgömbnek a modellezését végzi. A számolási sebesség növelése két változtatásnak köszönhető. Az egyik maga az alkalmazott algoritmus, amely az egyszerűsítések miatt, számos problémát felvet. Dolgozatom fő része, annak bebizonyítása, hogy a szimuláció a valóságnak megfelelően adja vissza a különböző fizikai jelenségeket. A további sebesség növekedést a számítógépben található összes erőforrás kihasználása adta, kiváltképp a videokártya bevonása a számolásokba. A programban a buborék szimulálását a GPU kártya végzi, a processzor az algoritmus helyes működéséhez szükséges „frissítéseket” szolgáltatja.

Gravitációs hullámok diszperziója csillagközi anyagban

Készítette: Barta Dániel, fizikus IV.
Témavezető: Raffai Péter, Vasúth Mátyás
ELTE TTK Atomfizikai Tanszék, MTA KFKI RMKI Elméleti Fizikai Főosztály

A gravitációs hullámok fizikai tulajdonságaira (amplitúdó, frekvencia, jelalak) vonatkozó ismereteinket – észlelés híján – kizárólag extrém asztrofizikai objektumokra adott elméleti jóslatok adják. A már működő és jövőben tervezett detektorokkal ezeket az elméletileg meghatározott hullámokat keresik. A gravitációs hullám kölcsönhatása az anyaggal gyenge, hosszú úton mégsem elhanyagolható. A dolgozatom célja pontosabban meghatározni a Földre érkező hullám jellemzőit, figyelembe véve a csillagközi por és gáz hatását, melyen a forrástól keresztül halad. Az anyagot, mint a háttér téridőt perturbáló tényezőt első rendig veszem figyelembe. A frekvenciát szabályozó diszperziós reláció WKB approximációval történő meghatározása során kiderül, hogy az amplitúdó vezetőrendben felírható transverse-traceless rendszerben, akárcsak vákuumban. Az eljárás magas-frekvenciás hullámok vizsgálatára alkalmas. A linearizált Einstein-egyenlet forrását, az ideális folyadék energia-impulzus tenzorával jellemzem. Egyszerűbb esetben nyomás nélküli csillagközi porra, bonyolultabb esetben nyomással is rendelkező gázra. Az anyagot a forrás körül gömbszimmetrikusan elhelyezkedő, izotermikus ideális gáznak feltételezem.

Klasszikus mechanikai kéttestprobléma állandó pozitív görbületű sokaságon

Készítette: Kómár Péter, Fizikus IV.
Témavezető: Dr. Vattay Gábor
ELTE TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tsz

Azt, hogy a fizikai jelenségek hátteréül szolgáló tér globális görbülete kis mértékben befolyásolja a mechanikai mozgásokat, már sok szerző vizsgálta: a klasszikus mechanikai Kepler-problémát és a hidrogén atom kvantummechanikai feladatát már megoldották. Ehhez a sorhoz tettünk hozzá ezzel a dolgozattal annyit, hogy megvizsgáltuk a háromgömbön (4-dimenziós gömbfelszínen) definiált általános tömegarányú klasszikus kéttestprobléma újdonságait a Kepler-problémához képest, valamint egzakt megoldást adtunk egy szimmetrikus 3-dimenziós merev test szabad mozgására a háromgömbön, és ehhez kidolgoztuk a 4-dimenziós forgómozgások elméletét. A kéttestproblémát perturbációsan és numerikusan is megvizsgáltuk, és az eredményeket összevetettük a merev testre kapott eredményekkel. Eredményeink alapján a kéttest-rendszer belső és tömegközépponti mozgása is kismértékben módosul a görbület és a rajta történő haladó mozgás miatt. Nem elfajult tömegarány esetén a kéttest-rendszer tömegközéppontjának pályája - egy geodetikus (főkör) helyett - közelítőleg egy kisebb sugarú kör lesz. Ezzel lényegében a pozitívan görbült sokaságokon definiált Kepler-problémával foglalkozó cikkek eredményeihez egy „véges tömeg” korrekciót tudtunk adni.

Szabad és kölcsönható Fermi-gázok tulajdonságai extra dimenziók jelenlétében

Készítette: Kondor Dániel, Fizika Bsc, 3. évf.
Témavezető: Lévai Péter
MTA KFKI RMKI

Kozmológiában és nagy tömegű neutroncsillagok tulajdonságainak leírása során a neutronanyag állapotegyenletére gyakran használjuk a szabad, illetve a kölcsönható Fermi-gáz közelítést. Ebben a dolgozatban megvizsgáljuk, hogy makroszkópikus, illetve mikroszkópikus extra-dimenziók bevezetése mennyiben módosítja a Fermi-gáz tulajdonságait. Néhány egyszerűbb rendszer vizsgálata után rátérünk a kompaktifikált extradimenziót is tartalmazó Fermi-gáz vizsgálatára. Az anyag transzport tulajdonságai közül meghatározzuk a hangsebességet és a kompresszibilitást. Extra dimenziók létezése erősen befolyásolhatja nagy energiájú kozmikus folyamatok lezajlását.

Kétkvark négykvark állapotok oszcillációjának vizsgálata Weisskopf-Wigner közelítéssel

Készítette: Szécsényi István, Fizikus IV
Témavezető: Dr. Patkós András
ELTE Atomfizikai Tanszék

Az elemi részek világában lévő könnyű, skalár mezonok szektorának megértése még nem teljes. A problémát az okozza, hogy több rezonanciát mértek ki ebben a tartományban ( 1.8 MeV alatt), mint amennyit a naiv mezon képpel, a kvark-antikvark kötött állapottal magyarázni lehet. A probléma megoldására több elméletet is kidolgoztak. Ezekben felteszik négykvarkok (tetrakvarkok) létezését. A négykvark olyan kötött állapot, amelyet két kvark és két antikvark alkot. A kétkvark és négykvark állapotok keverésével jobb egyezést kaphatunk a rezonanciák tömegénék mérési eredményeivel. Mivel a tömegsajátállapotok és az adott kvarkszámú állapotok nem esnek egybe, így oszcillációs jelenség figyelhető meg, hasonlóan a neutrinó-osszcillációhoz. Dolgozatomban ennek az oszcillációnak a mértékét vizsgáltam meg.