Barna Dániel, Veres Gábor IV. fizikus hallgatók
Témavezető: Dr. Vesztergombi György, KFKI RMKI
Ebben a dolgozatban a CERN egyik jövőben tervezett kísérletéről és az ehhez kapcsolódó munkánkról lesz szó. Egy olyan, úgynevezett "very forward" kaloriméter tervezésébe kapcsolódtunk be, amely a Large Hadron Collider nevű részecskegyorsító Compact Muon Solenoid detektorának lesz része. Ez a kaloriméter lesz hivatott mérni azoknak a részecskéknek és "jet"-eknek a jellemzőit (becsapódás helye, leadott energia, stb.) amelyek az előzőleg nagy energiára felgyorsított hadronok ütközését követően a hadronok eredeti repülési irányához képest igen kis (néhány fok) szögben hagyják el az ütközés helyét. Ez a detektor tehát igen intenzív részecskesugárzásnak lesz kitéve; az egymást sűrűn követő becsapódások miatt gyorsan kiolvashatóra kell elkészíteni, nehogy az egyes események "átlapoljanak", és ha lehetséges, meg kell oldani, hogy a detektor "felismerje", hogy az energiát hadronok, vagy pedig elektronok, pozitronok, fotonok adták-e le benne. Számos fizikai motivációt fogunk ismertetni, amely a fent említett térszögben elhelyezett kaloriméternek a tervezett felfedezések sikerében döntően fontos szerepét támasztja alá. Mindezeknek a követelményeknek a teljesítésében a tervezés során nagy szerepet kapnak mind a próbadarabokon végzett mérések, mind az elméleti és kísérleti részecskefizikai eredményeket együttesen felhasználó számítógépes szimuláció. Munkánk során az utóbbi területtel foglalkoztunk. A következőkben egy globálisabb elméleti és kísérleti (teljességre természetesen nem törekvő) áttekintés után az ebben szerzett tapasztalatainkat és eredményeinket foglaljuk össze.
Katz Sándor IV. fizikus hallgató
Témavezető: Dr. Fülöp Tamás
A dolgozat célja a kvantummechanika olyan formalizmusának ismertetése, mely vonatkoztatási rendszertől és mértékválasztástól független. A hullámfüggvény helyett új, fizikai tartalmukat tekintve is indokolt mennyiségeket vezetünk be, és ezek segítségével írjuk fel a Schrödinger-egyenlet abszolút megfelelőjét. Megvizsgáljuk az új mennyiségek viszonyát a hullámfüggvénnyel, valamint a kvantummechanikában használatos fogalmak (Hilbert-tér, eseménytér, fizikai mennyiségek) abszolút megfelelőjét. A kapott egyenletek lehetőséget adnak disszipatív erők tárgyalására is, erre egy konkrét példát is láthatunk: megvizsgáljuk egy részecske mozgását sebességgel arányos közegellenállás esetén. A dolgozat végén röviden összefoglaljuk a relativisztikus kvantummechanikában eddig elért eredményeket, valamint vázoljuk a fontosabb megoldatlan problémákat.
Szálka Gergely és Palla Gergely
Témavezetők: Dr. Cserti József és Dr. Vattay Gábor
Mezoszkópikus méretű, kétdimenziós
cső vezetőképességét vizsgáltuk
abban az esetben, ha kis számú, pontszerű
szennyezést (Dirac-delta potenciál, azaz
U(r)=lambda delta(r) ) tartalmaz.
A vezetőképességet a Landauer-formula alapján
a Green-függvények segítségével
határoztuk meg (Helmholz-egyenlet
határfeltételekkel), majd számí
tógéppel kiértékeltük a csőbe
bocsájtott elektronok Fermi-energiájának
függvényében. Részletesen az egy
szennyezés esetét vizsgáltuk, de a dolgozat
második részében transzfer-mátrix
módszer segítségével már több
szennyezéssel számolhattunk.
Ha a szennyező potenciál erősségét
nagyon kicsire választjuk, akkor az energia
függvényében a várt szabályos
lépcső függvényt kapjuk; a potenciál
növelésével a függvényalak a
perturbáció hatására kicsit
deformálódik. Kettő illetve három
szennyezés esetében a
vezetőképességben a lambda
választásától függően a
lépcsőforma jellegre oszcillációk
rakódnak rá, sőt a szennyezések
erősségének növelésével
elérhető, hogy a vezetőképesség
görbe lépcső jellege teljesen eltűnjön.
Ha a visszaverődést leíró R mátrix
bizonyos elemeit Fourier transzformáljuk, akkor
információt kaphatunk az elektronok
kváziklasszikus értelemben vett
pályáiról.
Veisz László IV. fizikus hallgató
Témavezető: Dr. Kürti Jenő
A fullerénkristályok előállí
tását követően felfigyeltek arra, hogy
speciális körülmények esetén a
kristályok szerkezete megváltozik,
polimerizálódnak. Ennek több módja is van.
Én ebből kettőt: a fotopolimerizációt
és az alkálifémekkel (konkrétan
káliummal) adalékolt fullerének
polimerszerkezetét vizsgáltam atomi
erőmikroszkóppal (AFM). Munkám során
először az AFM-mel ismerkedtem meg.
ttanulmányoztam az elméletet, amivel a dolgozatom 2.
fejezetében foglalkozom, először a
Pásztázószondás mikroszkópokkal,
majd az AFM-mel. Ezt a fullerénekkel való
megismerkedés követte, amit a 3. fejezet tartalmaz. Ezen
belül foglaltam össze jelenlegi ismereteinket a
polimerizált fullerénekről. Ezután az AFM
kezelése következett, ami során felmerült
problémák (és megoldásuk) a 4. fejezet
témája. Itt főleg az atomi felbontás
elérése közben felmerülő gondokat
részleteztem. A következő fejezet a
fotopolimerizált minták elkészí
téséről (Ar+ ion lézerrel való
besugárzás), és vizsgálatáról
szól; mí g az utolsó (6.) fejezet a káliummal
adalékolt C60 kristályok teszteléséről
(Raman spektroszkópiával), és
vizsgálatáról.
Gruiz Márton IV. fizika szakos
Témavezető: Dr. Tél Tamás
(ELTE Elméleti Fizika Tanszék)
A felfüggesztési pontján vízszintesen gerjesztett inga példáján keresztül bemutatjuk a néhány szabadsági fokú rendszerekben fellépő kaotikus tulajdonságokat. Elsősorban kvalitatív elemzésre törekszünk, a mozgás számítógépes szimulációjának segítségével. Az inga mozgásegyenletének levezetése és dimenziótlanítása után vizsgáljuk a súrlódásmentes rendszerben található reguláris (periodikus, kvázi-periodikus) mozgásokat, s azok függését a dimenziótlanított paraméterektől és a kezdőfeltételektől. Stroboszkópikus leképezés segítségével, immár kaotikus mozgásokat is figyelembe véve, feltárjuk a disszipatív és a disszipáció nélküli rendszerek közötti lényegi különbségeket. Bemutatásra kerülnek a súrlódásos esetben törvényszerűen megjelenő attraktorok, külön elemezve a reguláris és a fraktálszerkezetet mutató kaotikus attraktorokat. Szemléltetjük, hogy a fázistérfogat időbeli fejlődése jól tükrözi, a disszipatív és a disszipáció nélküli rendszerek, illetve a reguláris és kaotikus mozgások közötti jellegzetes eltéréseket. Feltérképezzük két periodikus attraktor vonzási tartományát, különböző súrlódások mellett, amelyek meglepő módon az attraktorok reguláris volta ellenére fraktáltulajdonságokkal rendelkeznek. Bevezetjük a stabil és instabil sokaságok fogalmát, s ezek segítségével ismertetjük a kaotikus nyereghalmazt. Vázoljuk a gyorsan oszcilláló erőtérben való mozgás furcsa tulajdonságait, miután a vízszintesen gerjesztett inga példája, megfelelő paraméterek mellett erre lehetőséget nyújt. Végezetül ismertetünk néhány, a kaotikus rendszerben mérhető, kvantitatív jellemzőt (pl.: Ljapunov-exponens, fraktáldimenzió stb.), s azok mérési módszereit.
Lipovics Tamás IV. éves fiz. tan. szakos hallgató
Témavezetők: Dr. Juhász
András, Dr. Tasnádi Péter, ELTE Általános
Fizika Tanszék
Az üvegek mechanikai tulajdonságait, így törési szilárdságát is az anyagban található mikrorepedések szabják meg. Mikrorepedések, üregek mindig találhatók az anyagban, a gyártási folyamat során ill. az üveget érő mechanikai és termikus igénybevételek következtében alakulnak ki. A véletlenszerű repedésekkel magyarázható, hogy az üvegek törési tulajdonságai statisztikus jellegűek. Az üveg törékenységét az ún Weibull-féle statisztika írja. le. A Weibull statisztikát hagyományosan hajlítással eltört minták adatai alapján határozzák meg. Diákköri munkám célkitűzése az volt, hogy megvizsgáljam helyettesíthető-e hosszadalmas és nagy anyagigényű hajlítóvizsgálat a technikailag jóval egyszerűbb és anyagtakarékos Vickers-féle keménységméréssel. Abból a megfigyelésből indultunk ki, hogy a keménységméréskor a nyom sarkainál az üveg gyakran bereped. A repedések megjelenése statisztikus jellegű, valószínűsége az alkalmazott terheléstől függ. A Weibull-statisztika jellemző paramétereit különböző terhelések esetén keletkezett repedések számából határoztuk meg. A dolgozat első része a törésmechanikában alkalmazott statisztikus alapfogalmakat és az alkalmazott kísérleti módszereket foglalja össze. A második része a kísérleti eredményeket ismerteti, összehasonlítva a Vickers- módszerrel kapott eredményeinket a hagyományos hallítóvizsgálat alapján adódó eredményekkel.
Nagy Piroska Mária III. éves mat.-fiz. szakos hallgató
Témavezető: Dr. Juhász András
A modern régészet a hagyományos szemrevételezésen és összehasonlításon túl egyre gyakrabban alkalmaz műszeres, anyagszerkezetvizsgálati módszereket (archeometria). Ezek a vizsgálatok segítséget adhatnak a régészeti lelet korának meghatározásához, utalhatnak a gyártási technológiára, ezen keresztül a gyártás helyére, az alapanyagok származására, stb. A budakalászi avar kori temetőből az utóbbi években nagy mennyiségű, gazdagon díszített üveggyöngy került elő. A lelet vizsgálatában a régészek, történészek, művészettörténészek mellett RTG pordiffrakciós és elektron-mikroszondás mérésekkel az MTA Geokémiai Kutatólaboratóriumának munkatársai is részt vesznek. Diákköri munkám során az ELTE Általános Fizika Tanszéken mikrokeménység méréseket végezve kapcsolódtam az MTA Geokémiai Kutatólaboratóriumában folyó vizsgálatokhoz. A mikrokeménység mérésekkel az anyag lokális mechanikai tulajdonságai tesztelhetők, anélkül, hogy az értékes leleteket szétroncsolnánk, tönkretennénk. A Shimadzu DUH-202 korszerű mikrokeménységmérő műszerrel piramis alakú gyémántfejet nyomunk állandó terhelési sebességgel a minta felületébe. A mindössze néhány tizedmikron nagyságú lenyomat pontos méretéből a nyom 2-3 mikrométeres környezetére vonatkozóan kapunk információkat. Véletlenszerűen elhelyezett nagyszámú mérésből az anyag átlagos mechanikai tulajdonságaira, a lokális eredmények eloszlásból az anyag homogenitására lehet következtetni. Mindkettő fontos információt ad az üvegről. Munkám során vizsgáltam egy-egy kiválasztott gyöngy különböző színű tartományait és ezek érintkezési vonalát. Dolgozatom első része a régészeti leletet ismerteti és rövid áttekintést ad az MTA Geokémiai Kutatólaboratóriumában végzett kutatások eredményeiről. A dolgozat második része a keménységmérés módszerét és saját mérési eredményeimet tárgyalja.
Újvárosi Tünde és László István
V. éves mat.-fiz. szakos hallgatók
Témavezető: Dr. Juhász András
A kristályos anyagok esetén a deformáció sebessége hatványfüggvény szerint változik az alkalmazott feszültséggel. A feszültségkitevő függ az anyagi minoségtől és a deformáció mikrofolyamataitól. Sokszor éppen ez a paraméter adja az egyik támpontot az anyagban lejátszódó deformációs mikrofolyamatok azonosításához. A kristályos anyagok képlékeny alakváltozása döntően diszlokációk mozgásával történik. Az amorf anyagokban nincsenek diszlokációk, ezért a deformáció mikrofolyamatai értelemszerűen mások, és általánosságban máig sem ismertek. Magasabb hőmérsékleten az amorf anyagok, például az üvegek, newtoni folyadékként viselkednek, azaz a feszültségkitevő értéke 1. Diákköri munkánk során az üvegek képlékenyen deformációjának feszültségfüggését vizsgáltuk szobahőmérsékleten, azaz arra kerestünk választ, hogy leírható-e az üvegek deformációja hatványfüggvénnyel, valamint a feszültségkitevő értéke függ-e az üvegek összetételétől. Vizsgálatainkat speciálisan anyagtakarékos módszerrel, benyomódási kúszás méréssel végeztük. A módszer lényege, hogy az anyagba szabályos gúla alakú mérőfejet (Vickers- piramist) nyomunk, s a terhelést állandónak tartva vizsgáljuk, hogyan változik a benyomódás az ido függvényében. A méréseket Shimadzu DUH 202 típusú korszerű mikrokeménység mérővel végeztük, a mérőberendezéshez kapcsolt számítógép a mindössze néhány mikron mélységű benyomódás során többezer adatot regisztrál. Bár a mérés elve nagyon egyszerű, a kiértékelése mégsem könnyű. Ezt egyrészt az nehezíti hogy a deformáció többtengelyű és inhomogén, másrészt az, hogy a deformáció során a deformáló feszültség monoton csökken. Előzetes eredmények alapján módszert dolgoztunk ki a mérések kiértékelésére. A módszer használhatóságát NaCl egykristályon és nagytisztaságú alumíniumon végzett mérésekkel és azok kiértékelésével igazoltuk. A benyomódási kúszásmérésekből adódó feszültségkitevő értékek jól egyeznek az irodalomban megtalálható, más módszerekkel kapott feszültségkitevő értékkel. A deformáció feszültségkitevőjének meghatározására különböző összetételű szilikátüvegeken végeztünk benyomódási kúszásméréseket. A mérési eredményeink szerint az üvegek szobahőmérsékleten nem newtoni folyadékként viselkednek, a feszültségkitevő értéke 1-nél nagyobb, és függ az üveg anyagi összetételétől. Dolgozatunk első része a kúszási deformációra és a mikrokeménység mérésre vonatkozó alapismereteket foglalja össze. A második részben az alkalmazott mérés-technika, a kísérleti eredmények, a kiértékelés módja, és a kapott eredmények értékelése található.