Polinák Péter IV. fizikus
Témavezetõ: Cserti József ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Normál fém és egy szupravezetõ határán a normál fémbõl érkezõ elektron, melynek energiája kisebb a szupravezetõ gapjénél, lyukként reflektálódik vissza a határfelületrõl és jó közelítéssel a bejövõ elektron irányával ellentétes irányban halad. Ezt a folyamatot Andreev-reflexiónak nevezik. A dolgozatban egy olyan hibrid rendszert vizsgálok, melyben a szupravezetõ diszket koncentrikusan egy normál fém vesz körül és az egész rendszer külsõ homogén mágneses térben van. A szupravezetõben feltesszük, hogy a Meissner effektus miatt, zérus a mágneses tér.
A legutóbbi kísérletekben a mágneses tér kisebb volt a kritikus térnél, de elég nagy ahhoz, hogy a normál tartományban az elektron mozgását már nem lehet kvázikalsszikus közelítesben tárgyalni, azaz kvantummechanikai leírás szükséges. A fenti rendszerre felírt - inhomogén szupravezetõkre érvényes - Bogolubov-de Gennes egyenlet alapmegoldásai a normál tartományban az ún. Kummer-függvények, míg a szupravezetõben Bessel-függvények. A rendszer energiaszintjeit a határfeltételekbõl egzaktul kapható szekuláris egyenlet zérushelyei adják. A sajátértékek és a sajátfüggvények alapján, a paraméterek változtatásával az elektronpályák egy átmenete figyelhetõ meg (klasszikus értelemben) az ún. suttogó módusok (felületi) és az Andreev-állapotok (bulk) között. A kapott eredmények felhasználhatók a legújabb kísérleti eredmények jobb megértéséhez.
 

Böde Csaba V. fizikus
Témavezetõ: Tölgyesi Ferenc, Semmelweis Egyetem, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

A chaperonok az élõ szervezetben védõfunkciókat betöltõ fehérjék, amelyek különbözõ káros hatásokra bekövetkezõ sérülésektõl, végsõ soron a denaturációtól óvják meg a többi fehérjét. A szemlencse egyik legfontosabb fehérjéje, az a-krisztallin is ebbe a családba tartozik. Caperone mûködésének nagy szerepe lehet a szürkehályog kialakulásában, ezért fontos kutatási téma ezen tulajdonságainak vizsgálata.
Munkám során a chaperone aktivitás és a szerkezeti változások közti összefüggéseket vizsgáltam. Nagy nyomás alkalmazásával perturbáltam az a-krisztallin szerkezetét, és spektroszkópiai módszerekkel vizsgáltam az ennek hatására bekövetkezõ szerkezeti és mûködésbeli változásokat. Az irodalomban elsõként sikerült kimutatni, hogy a nyomással való perturbáció aktivitásnövekedést vált ki, ami viszonylag hosszú ideig is fennmarad.

Misjak Fanni V. fizikus
Témavezetõ: Érdi Péter és Lengyel Máté, KFKI RMKI Biofizikai Osztály

A hippokampusz az emlõsök nagyagykérgének egyik legintenzívebben kutatott területe. A helysejteket (``place cells'') patkányok agyának hippokampuszában fedezték fel: egy ilyen sejt csak akkor mutat aktivitást, ha az állat a kísérleti környezet egy bizonyos területén belül (az adott sejt ``place field''-jében) helyezkedik el. Ezzel összhangban azt találták, hogy ha a patkány hippokampusza megsérül, romlik a térbeli tájékozódási képessége. Fõemlõsöknél és az embernél szintén megtalálhatóak ilyen típusú idegsejtek, náluk viszont úgy tûnik, inkább az epizódikus memória kialakításában játszanak szerepet, a hippokampusz sérülése pl.\ súlyos anterográd amnéziát okozhat. Munkánk során arra a kérdésre próbáltunk választ adni, hogy a különbözõ fajok hippokampusza - figyelembe véve a nagyfokú anatómiai és fiziológiai hasonlóságokat - hogyan láthat el egymással látszólag össze nem függõ feladatokat.
Célkitûzésünk olyan idegrendszeri modell létrehozása volt, amely idõben egymást követõ, de amúgy korrelálatlan (azaz ortogonális vektorokkal jellemezhetõ) inputokat képes egymással asszociálni (epizódikus memória funkció), és ugyanakkor, feltételezve a tér bejárásának tér-idõbeli folytonosságát és bizonyos útvonalak rendszeres ismétlõdését, helysejt-szerû aktivitást mutat (tájékozódási funckió). A hippokampusz CA3 régiójának modellezésére absztrakt neuronokból egyrétegû rekurrens hálózatot készítettünk, és a sejtek közötti szinapszisokat reprezentáló laterális kapcsolatok súlyai az ún. Bienenstock-Cooper-Munro szabály alapján módosultak. A modellezett patkány kör alakú pályán mozgott, a pálya egyes pontjaihoz pedig környezeti ingerként különbözõ input-vektorokat rendeltünk. A futtatások során dinamikusan kialakuló rendszert egyaránt teszteltük a helysejteknek és az epizódikus memóriának megfelelõ kritériumok alapján. Sikerült olyan paramétertartományt találnunk, ahol a hálózat kielégítõen ellátja mindkét funkciót, ezzel alátámasztva azt az elképzelést, hogy a fõemlõsök és rágcsálók hippokampuszának vizsgálatakor kapott különbözõ erdemények inkább a kísérleti eljárás eltéréseibõl, mint a biológiai objektumok különbségeibõl fakadnak.
 

Helesfai Gábor, Pallaghy Réka, Balázsi Tamás III. fizikusok
Témavezetõk: Tegzes Pál és Vicsek Tamás, ELTE Biológiai Fizika Tanszék

A granuláris anyagok érdekes jelenségvilágát egy új dimenzióval bõvíti, ha folyadékot adunk az anyaghoz. A nedvesség következtében fellépõ kohéziós erõk hatása erõsen függ a szemcsemérettõl, ennek megvilágítására végeztünk kísérleteket és analitikus számításokat. A kísérlet során szabályos üveggolyókból álló granuláris anyaghoz pontosan kontrollált módon nedvességet adtunk és a nedvesség függvényében mértük az anyag rézsûszögét 3 különbözõ golyóméret és 2 különbözõ rendszerméret esetén.
Mindhárom minta esetén tapasztaltuk, hogy az anyag viselkedésében az irodalomból már ismert 3 minõségileg különbözõ tartomány figyelhetõ meg, ezeket részletesen jellemeztünk több mérhetõ mennyiség alapján. A különbözõ szemcseméretek és mintaméretek esetén eltéréseket tapasztaltunk a tartományhatárok helyében, az átmenetek élességében és a konkrét szögek értékében, melyeket egyszerû megfontolásokkal értelmeztünk.
Az elméleti számolásokban az olaj hatását mikroszkopikusan a szemcsék közötti folyadékhíd által kifejtett kapilláris erõvel vettük figyelembe; ennek makroszkopikus hatását Mohr-Coulomb-stabilitásanalízis segítségével számoltuk. Az eredményképpen kapott görbék jól illeszkednek a kísérleti adatokra.

László András II. fizikus
Témavezetõ: Perjés Zoltán, KFKI RMKI Elméleti Osztály

Az irodalomban eléggé elterjedt az a nézet, hogy "nem lehetséges az általános relativitáselmélet és a kvantumelmélet egyesítése". Nem egészen nyilvánvaló, hogy pontosan mit is értenek ezen; én ezt az "állítást" úgy fogalmazom át precízebben, hogy a csatolt Dirac-Maxwell-Einstein-probléma (DME) állapotteréhez nem lehet fizikai szempontból értelmes módon egy szeparábilis Hilbert-tér struktúrát asszociálni.
Globálisan hiperbolikus ( alakú) téridõ-sokaság + Dirac-probléma speciális esetében létezik egy ilyen asszociáció: az ún. Klein-Gordon-skalárszorzat segítségével, ami egy értelmes, és természetesnek mondható fizikai interpretációt teszi lehetõvé. A DME-problémára való általánosításkor ugyancsak a Klein-Gordon-skalárszorzatot használjuk fel fizikai interpretáció céljából mint "kvantummechanikai skalárszorzatot". Az általános téridõ-sokaságok fölött is fennálló (és tovább általánosítható) NO-GO tétel értelmében, ha matematikai értelemben sikerülne is bármilyen "kvantummechanikai skalárszorzatot" bevezetni a Dirac-bispinormezõk terének egy megfelelõ alterén, fizikai értelemben nem lehetséges ennek segítségével egy formális elsõkvantált elméletet konstruálni, már a DM-elmélet esetére sem. Ez az akadály azonban inkább mezõelméleti probléma, és a NO-GO tétel utat mutat arra, hogyan lehet a csatolt Dirac-Maxwell-problémához egy fizikai szempontból is értelmes valószínûségi elméletet társítani.
A dolgozatban ilyen formális elméletet konstruáltam, melynek segítségével lehet esély a másodkvantált elméletek bevezetésének elkerülésére is, és persze megszûnnek az említett interpretációs problémák. A konstrukcióból látszani fog, hogy ez a formális elmélet tetszõleges Dirac-Yang/Mills-Einstein-elméletek esetére is általánosítható. Az egyetlen dolog amit vesztenénk egy ilyen formális konstrukción, a szeparábilis Hilbert-tér struktúrájú kvantummechanikai állapottér, amely önmagában nem feltétlenül baj.

Nyilas Krisztián, Fátay Dániel III. fizikusok
Témavezetõ: Kovács Zsolt, ELTE Általános Fizika Tanszék

Az alumínium ötvözetek vizsgálata a mai anyagtudomány egyik jelentõs területe, nemcsak az iparban történõ széles felhasználtsága miatt, hanem nagy jelentõségû az alapkutatás szempontjából is. Az ötvözetekben található szemcsehatárok fontos szerepet játszanak a diszlokáció mozgás akadályozásában, ezzel is hozzájárulva az anyag keménységéhez. Dolgozatunkban a szemcsehatárok hatását vizsgáltuk, egy Portevin Le Châtelier (PLC) plasztikus instabilitást mutató, Al-3.3%Mg ötvözetben. A határok hatását az instabilitásokra, lokálisan, dinamikus mikrokeménységmérõ segítségével tanulmányoztuk.
Vizsgálatainkban kimutattuk az egyes határok hatását a PLC instabilitásokra, amelyet két jelenséggel azonosítottunk. Az egyik esetben különbözõ térfogatokban egymástól függetlenül lejátszódó PLC instabilitásokat figyeltünk meg. A másik esetben a feltorlódó diszlokációk hirtelen átjutása a szemcsehatáron jelezte a határ jelenlétét. A határ átszakadása elõtt megfigyeltük a szemcsehatárnak az anyag lokális keménységére gyakorolt direkt hatását. Az átszakadás következtében a PLC instabilitásokban egy tranzienst figyeltünk meg. A tranziens jelenséget numerikusan modelleztük, tulajdonságait összevetettük a vizsgálatok eredményével.

Sexty Dénes IV. fizikus
Témavezetõ: Patkós András, ELTE Atomfizikai Tanszék

A megadott idõfüggvény szerint táguló három dimenziós térben a szokásos Lagrange-függvénybõl, negyedrendû sértett szimetriájú potenciál esetén a következõ mozgásegyenlet adódik:
 
Ezt az egyenletet numerikusan megoldottam, három dimenziós rácson, egy komponensû tér esetén.
A rendparaméter (Y átlaga) egyensúlyi helyzete nagy hõmérsékleten nulla, alacsony hõmérsékleten nem nulla, ezért a rendszert magas hõmérsékletrõl hûtve (tágulás segítségével) fázisátalakulást észlelhetünk. Ezt a fázisátalakulást vizsgáltam a fenti egyenlet 643 rácson való megoldásával. Fehérzaj amplitúdó spektrumú kezdeti állapotból indulva. A program egy bizonyos ideig hûtés nélkül futott, a termikus egyensúly elérése céljából. A rendszer egyensúlyi jellemzõit is vizsgáltam. A termalizáció után konstans Hubble-állandójú táguláson ment keresztül a rendszer, eközben zajlott le a (nemegyensúlyi) fázisátalakulás.
A rácsállandót változtatva a fázisátalakulás hõmérséklete eltolódik. Ennek az eltolódásnak a levágás-függését vizsgáltam.

Kurucz Zoltán  V. éves fizikus
Témavezetõ: Janszky József, KFKI Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet,

Bár a mérés fogalma máig nem tisztázott a kvantummechanikában, számos kísérletileg kivitelezett alkalmazás használja ki, hogy méréskor a rendszer állapota a mért fizikai mennyiség operátorának egy sajátállapota. Kihasználhatjuk ezt például arra, hogy egy rendszert valamely adott állapotba vigyünk. Ezen alapszik az állapottervezés vagy a kvantumteleportáció. A dolgozatban vizsgált kvantumoptikai eszköz, a kvantumolló e kettõt egyszerre valósítja meg. Itt a kvantumrendszer szerepét haladó hullámú sugárzás játsza, a mérés pedig fotodetektálást jelent.  A nyalábosztókat és detektorokat tartalmazó eszköz képes arra, hogy a bemeneti módus fotonszámbázisban kifejtett Si ci|iñ állapotát úgy teleportálja, hogy annak csak a |0> |1>, ..., |N> komponenseit tarja meg. Az N=1 és N=2 eset kísérletileg is kivitelezhetõ lehet.

Bozsoki Péter, Hága Péter IV. fizikusok
Témavezetõ: Vattay Gábor, ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Munkánk során TCP/IP hálózatokat vizsgáltunk számítógépes szimulációval. Az eddigi ismeretek szerint a hatványfarkú fájlméreteloszlás hatványfarkú forgalomeloszlást eredményez. Ez utóbbinak pedig közvetlen következményeként hatványfarkú sorhosszeloszlás tapasztalható. Nagyméretû fa topológiájú hálózatot vizsgáltunk, melyen maximalizált méretû fájlok FTP-zését szimuláltuk. Megmutattuk, hogy ebben a hálózatban a fenti fájleloszlás ellenére is lassan lecsengõ sorhosszeloszlás alakul ki. Ezen eloszlások Hurst exponensére a valós hálózatokon mért értékekhez hasonló adódott.

Debreczeni Gergely IV. fizikus
Témavezetõ: Vesztergombi György, KFKI RMKI

A CERN (Central European Laboratory for Nuclear Research) új proton-antiproton ütköztetõjének, a Large Hadron Collider (LHC) négy nagy detektora közül az egyik, a Compact Muon Solenoid, (CMS) un. Very Forvard Calorimeter detektorának tervezésében, szimulációjában, a megépült magyar prototipus próbamérései eredményeinek  részletes és, a többi prototipuséval való összehasonlító feldolgozásában vettem részt. Megmutattuk, hogy az általunk javasolt a többi megoldáshoz képest technikailag egyszerübben megvalósítható és lényegesen ólcsobb változat egy alternatív megold'ást jelenthet a CMS very-forward detektora számár. A probamérések adatainak feldolgozása közben ismerhettük meg igazán a prototipust. A hátrányos tulajdonságok megszüntetésére és a prototipus továbbfejlesztésére tett javaslatok is a dolgozat témái közé tartoznak. A detector egyszerû mûkodési elve és felépítése ellenére magán hordozza a komolyabb társai sok tulajdonságát. Ez lehetõvé teszi hogy eme egyszerû változat tanulmányozásán keresztûl megismerkedjünk a detektor fizika egy-két fejezetével. Ennek szellemében készült ez a dolgozat.

Szigeti Krisztián, V. fizika tanár
Témavezetõ: Herényi Levente, Semmelweis Egyetem, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

A fehérjék szerkezetét többféle spektroszkópiai eljárással is vizsgálhatjuk. Az optikai módszerekkel nyert jeleket különösen gazdag információtartalmuk tüntetik ki. Nagy felbontású energia-szelektív optikai spektroszkópia alkalmazása esetén a jel változásaiból a fehérje szerkezetére és annak dinamikus tulajdonságaira lehet következtetni. A dolgozat ezen módszerek közül elsõsorban a spektrális hole burning (SHB) technikával foglalkozik. Bemutatom a módszer elméleti hátterét, valamint használatát a gyakorlatban, saját méréseim esetében. A fehérjék dinamikai tulajdonságaival kapcsolatosan a spektrális diffúzió jelenségére, valamint az ún. "ageing" effektus ismertetésére térek ki. Ismertetek egy egyszerû statisztikus fizikai modellt, ami a fehérjedinamika és a spektrális változások összekapcsolására szolgál. A modell alapján számolt szimulációs eredményeim a kísérletekkel jó egyezést mutatnak.

Katona Gergely, Sipos Balázs, II. fizikus hallgatók
Témavezetõ: Frei Zsolt, ELTE Atomfizikai Tanszék

A TDK munka célja egy olyan automatikus elõtér-csillag kivonó program kifejlesztése volt, amely képes automatikusan nagy mennyiségû galaxiskép feldolgozására, mindenki számára könnyen kezelhetõ, az internetrõl letölthetõ IDL program formájában.
Az automatikus feldolgozás lényeges lépése annak eldöntése, hogy a galaxisképen található adott objektum valóban elõtér-csillag-e, avagy az a galaxis részét képezõ H-II régió. Ehhez a döntéshez az objektum színe, mérete, és a galaxison belül elfoglalt helye ad támpontot. A most elkészült program képes egyszerre több színszûrõvel, ugyanarról a galaxisról készült képek segítségével mérni az objektumok színét, és mérni az obejktumok méretét (félérték szélességét).
A rendszer tanítható: néhány adott képen interaktív módon megadható számos objektum fajtája (csillag vagy H-II régió), amely alapján a program az adott galaxiskép-halmazra érvényes döntéshatárokat illeszti (méret, szín), és ez alapján az összes többi képen már automatikusan elvégzi ezt a szeparációt, majd kivonja a csillagokat.
 

Kozma Balázs, IV. fizikus
Témavezetõ:Vicsek Tamás, ELTE Biológiai Fizika Tanszék

Régóta ismert modell az önszervezõdõen kritikus jelenségek (SOC) demonstrálására a homokdomb modell, amelynek sok megvalósítása ismert az irodalomban. Viszonylag új téma a különbözõ véletlenszrerû hálózatok vizsgálata, amelyekkel újabban pl. az internet topológiáját modellezik.
Dolgozatom témája e két témakör összekapcsolása: önszervezõdõen kritikus jelenségeket vizsgálok (a homokdomb modell segítségével) a fent említett hálózatokon. Háromféle homokdomb modell tipust vizsgálok: a Bak, Weisenfeld és Tang által bevezetett alapmodell egy általámosítását, egy sztochasztikus homokdomb modellt (egy csomópont ledõlése után a szomszédos csomópontok véletlenszerûen kapják meg a ledõlõ csomópont homokszemeit), és egy a Kawasaki-dinamikára épülõ modellt. Ezen modellelek a lavinaeloszlást tekintve skálázó viselkedést mutatnak, különbözõ exponensekkel. Ezen lavinaeloszlás tulajdonságait vizsgálom a SOC modellek más és más paraméterei mellett, és az alattuk fekvõ hálózat tulajdonságainak függvényében. A véletlenszerû hálózatokat tekintve vizsgálódásom az Erdõs és Rényi által defininiált hálózatra és a Barabási és Albert által bevezetett skálázó hálózatra irányul. Ezeknek  vizsgálom irányított és irányítatlan változatait. Ezen véletlenszerû hálózatokon kényes probléma a szélek definiálásának kérdése, ami az n dimenziós rácsmodellekben magától érthetõdõ, ám itt többféleképpen is megtörténhet, mivel ezen hálózatokon nincs egy kitüntetett struktúra ami ezt kijelölné. Ennek függvényében is vizsgálom a lavinák eloszlását.
A kapott eredményekhez számítógépes szimulációk révén jutok. A dolgozat végén végül kitekintek, hogy a fent vizsgált modellekel milyen valós világbeli jelenségekre lehet analógiát keresni.