Statisztikus Fizikai Szemináriumok
Seminars in Statistical Physics

Előadások 2009-ben --- Lectures 2009

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
2010 2011 2012 2013 2014 aktuális

2009. március 4.

Szabó K. Gábor

BME Áramlástan Tanszék

Áramlási viszonyok modellezése a paksi atomerőmű gőzfejlesztőjében

A forrásban lévő közegek áramlása igen összetett és kísérletileg csak speciális elrendezések között vizsgált folyamat, melynek egészéről jelenleg nincs teljes körű ismeretanyag. Ugyanakkor egyes komplett berendezések működésének elemzésére komoly technológiai, gazdasági és környezetvédelmi igény van. Az előadásban bemutatjuk azt a kísérletet, melyben, üzembiztonsági okokból, a paksi atomerőmű gőzfejlesztőiben lezajló áramlás részleteit próbáltuk feltárni a numerikus áramlástan (CFD) eszközeivel. A CFD-modell többek között geometriai hálót, hőátadási és fázisátalakulási modellt és a gőzbuborékok mozgására vonatkozó modellt is tartalmaz. Az áramlási mező ismerete a szennyezőanyagok lagrange-i transzportjára és a nagy biztonsági kockázatú berendezés korróziójára vonatkozóan ad hasznos információt.

2009. március 11.

Mayer Gusztáv

KFKI Atomenergia Kutatóintézet, Szimulátor Laboratórium

A rács-Boltzmann-módszer alkalmazása egy és kétfázisú áramlási problémák modellezésére

Az elmúlt évtizedben egy új numerikus módszer látott napvilágot a folyadékáramlások szimulációjának területén, nevezetesen a rács-Boltzmann módszer, vagy ahogy az angolszász irodalomban olvasható a "Lattice Boltzmann Method" - LBM. A módszer a Boltzmann egyenletből közvetlenül származtatható és alkalmas a Navier-Stokes egyenletek numerikus megoldására. Előnyei közé tartozik, hogy viszonylag könnyen kiterjeszthető kétfázisú áramlási problémák vizsgálatára, egyszerű algoritmusa miatt könnyen programozható, alkalmas komplex áramlások vizsgálatára és könnyen párhuzamosítható. Az eladásban szó lesz a módszer fejldésének történetéről és néhány új kutatási eredmény is bemutatásra kerül.

2009. március 18.

Pongrácz Rita

ELTE Meteorológiai Tanszék

Regionális klímamodellezés a Kárpát-medence térségére

A globális klímaváltozás regionális hatásainak vizsgálatára többféle közelítést is alkalmazhatunk. Ebben az előadásban az ELTE Meteorológiai Tanszékén több éve folyó klímaváltozási kutatásokról, s a regionális klímamodellekkel történő éghajlati becslések eredményeiről lesz szó. Az 1990-es évek elejére egyértelművé vált, hogy a globális éghajlati modellekkel készített klímabecslések pontossága regionális térskálán nem megfelelő. Ez motiválta a kutatókat, hogy olyan módszert keressenek, mellyel a globális skálájú modellek eredményeiből kiindulva a regionális leskálázás végrehajtható. Elsőként Giorgi és munkatársai fejlesztették ki az ún. beágyazott modellekkel való szimulációt, amikor a globális modellek eredményeit bemenő paraméterként felhasználva korlátos tartományú beágyazott modellek írják le a finomabb skálájú légköri folyamatokat. Egész Európára vonatkozóan elsőként a PRUDENCE EU-projekt keretében készült átfogó, összehangolt vizsgálat a várható éghajlatváltozás elemzésére. Az alkalmazott regionális klímamodellek kiindulási- és peremfeltételeihez három GCM, azaz globális éghajlati modell (a brit HadAM3, a hamburgi ECHAM5, s a francia ARPEGE) outputjait használták fel. A szimulációk során mindösszesen 10 regionális klímamodell került alkalmazásra. A futtatásokban a teljes európai térségre egységesen 50 km-es horizontális felbontást alkalmaztak. Minden esetben az éghajlati szimulációk referencia időszaka 1961-1990 volt, az éghajlati projekciók célidőszaka pedig 2071-2100. Kutatásaink során mi a Kárpát-medence térségére vonatkozó eredményeket elemeztük. Közép-Kelet-Európa térségére részletesebb térbeli információt a GCM-ekbe ágyazott még finomabb felbontású regionális klímamodellek alkalmazásával kaphatunk. A regionális modellekből származó projekciók 25 km-es, sőt akár 10 km-es horizontális felbontással is előállíthatók. A tanszéki kutatások elsősorban két regionális klímamodell térségünkre történő adaptálására és tesztelésére koncentrálnak. (1) A PRECIS modellt a Brit Meteorológiai Szolgálat Hadley Központjában fejlesztették ki (Wilson et al., 2005). (2) A RegCM3 modell pedig a Trieszti Elméleti Fizikai Intézetben (ICTP) fejlesztenek folyamatosan (Giorgi et al., 2003). Mindkét regionális klímamodell három dimenziós, szigma koordináta-rendszerben felírt primitív egyenletrendszerrel megadott hidrodinamikai modell. Az előbbi 25 km-es, az utóbbi 10 km-es horizontális felbontású. Mindkét modellel elvégeztük az 1961-1990 közötti referencia időszakra, valamint a 2071-2100 közötti időszakra vonatkozó futtatásokat. A RegCM3 esetében a közelebbi jövőre (2021-2050) további szimulációkat végeztünk.

2009. március 25.

Horváth Ákos

Siófoki Meteorológiai Állomás

A felhőzet és az időjárási rendszerek

A felhőzet alakulása döntően a légköri rendszerek dinamikájának függvénye, azaz az egyes időjárási rendszereknek megvannak a tipikus felhőzeti struktúrái. A lokális skálájú folyamatok legtöbbször gyenge kényszerhatást jelentenek, azonban a markáns légköri hatások hiányában akár több napon keresztül is meghatározhatják az időjárást. Ilyen hatás a téli hőmérsékleti inverzió, amikor a viszonylag vékony rétegfelhőzet megmaradása vagy felszakadozása nagyon gyenge kölcsönhatásokon múlik, ugyanakkor a következmények jelentősek lehetnek: az előrejelzetthez képest akár 10 fokos hőmérsékleti eltérés illetve szmog helyzetek kialakulása. Hasonló gyenge hatás a tavi-tengeri cirkuláció, vagy az orografikus kényszerhatás, amely ugyancsak jellegzetes felhőzet létrejöttét eredményezi. A lokális skálájú instabilitások leggyakoribb formája a konvektív instabilitás. A konvekcióval járó felhőzet térbeli és időbeli változékonysága igen jelentős, az első gomolyfelhőből akár 20-30 percen belül kialakulhatnak a zivatarfelhők. A zivatarfelhők csoportosulásából összetett konvektív rendszerek MCC-k (Mesoscale Convective System) jöhetnek létre, amelyek visszahathatnak a nagy skálájú meteorológiai rendszerek (pl. ciklonok) további fejlődésére, nagyban rontva az előrejelzések beválását. A zivatarfelhők további sajátossága, hogy a troposzféra aljától egészen a sztratoszféráig nyúlnak, jelentős tulajdonság transzportot bonyolítva le az alacsony és a felső légkör között. A zivatarfelhőkből számos, hosszú ideig fennmaradó egyéb felhőzet is kialakulhat (magas szintű cirruszok, középszintű sztrátuszok) amelyek az eredeti zivatarfelhő karakterisztikus méreténél nagyságrendekkel nagyobb területen befolyásolhatják a légköri sugárzási viszonyokat. A felhők a légköri folyamatok legfőbb indikátorainak is tekinthetőek. Egy speciális megfigyelési lehetőség, ha sűrűn (10-15 másodpercenkénti) készített fényképekből filmeket készítünk amelyek vizuálisan láthatóvá teszik a felhők fejlődését és vonulását segítve a légkörben lezajló jelenségek megértését.

2009. április 15.

Rácz Miklós

BME IV. éves matematikus hallgató

Versengő árak: egy sztochasztikus kölcsönható részecskerendszer vizsgálata

Egy piacot vizsgálunk, amelyen ügynökök próbálják eladni ugyanazt a terméket. A termék ára idővel megy felfelé, így az ügynökök is időről időre árat emelnek. Azok az ügynökök azonban, akik átlagáron felül adják a terméket lassabban fognak árat emelni mint azok, akik átlagáron alul árulják ugyanazt. Felmerül a kérdés, hogy mi az átlagár növekedési sebessége, ill. hogy mi az árak eloszlása ekörül az átlagár körül. A probléma modellezésére egy sztochasztikus kölcsönható részecskerendszer modellt vizsgálunk, s célunk ennek az időben nem homogén Markov-folyamatnak a stacionárius eloszlását és az akörüli fluktuációkat leírni. Az előadásban szó lesz egzakt és szimulációs eredményekről is, többek között megmutatjuk hogy a modell speciális esetében a stacionárius eloszlás Gumbel-típusú, az extrém értékek statisztikájában előforduló eloszlás.

2009. április 22.

Turányi Tamás

ELTE Kémiai Intézet

Sokparaméteres modellek egyszerűsítése

A legtöbb kémiai reakció nem egyetlen lépésben játszódik le, hanem több száz, ezer, esetleg tízezer reakciólépésen keresztül. Ennek megfelelően a koncentrációváltozásokat leíró közönséges differenciálegyenlet-rendszer általában több ezer paramétert tartalmaz. Ezeket a reakciólépéseket kémiai laboratóriumban elkülönítve, egyenként meg lehet vizsgálni és az adott reakciólépéshez tartozó néhány paramétert külön-külön meg lehet határozni. Az összetett reakciórendszerek használatának egyik alapvető problémája, hogy a részletes mechanizmus ismeretében hogyan lehet olyan kisebb differenciálegyenlet-rendszert vagy kisebb tetszőleges más matematikai modellt találni, amely közel azonos szimulációs eredményt ad a fontosabb anyagok koncentráció-idő görbéinek számitásánál. Az alkalmazott főbb modszerek a következők:
- Felesleges paraméterek azonosítása és nullázása
- Az időskálák azonosítása és csak a szimulálandó jelenséggel kapcsolatos időskálához tartozó modellrész megtartása
- Lumping, tehát több változó összevonása és ennek alapján a differenciálegyenlet-rendszer transzformációja
A fenti módszerekkel sokkal kevesebb paramétert tartalmazó modellt lehet kapni és a differenciálegyenlet-rendszer megoldását akár több százszorosára fel lehet gyorsítani.

2009. május 13.

James Gleeson

Kent State University

Reduced symmetry fluids: mysteries and opportunities

Complex fluids composed of molecules with lower symmetry exhibit a wide variety of mesomorphic phases, each of which is characterized by its own symmetry properties. In this presentation, I concentrate on those phases which possess purely orientational symmetry, and review their unexpected and potentially important physical properties. Possible mechanisms such as the presence of supermolecular aggregates with even lower symmetry are presented as candidates for explaining the observed behavior.

Gyüre Balázs

ELTE, Elméleti Fizikai Tanszék

Sűrűségkülönbség hatására kialakuló áramlások laboratóriumi vizsgálata

A természetben előforduló, áramló közegek térben és időben rendszerint nem állandó sűrűségűek, s így a földi nehézségi erőtérben a légkör, az óceánok, valamint a földköpeny magmájának gravitációsan instabil állapotai jöhetnek létre. Ekkor áramlás indul meg a lehető legkisebb potenciális energiaszint elérése érdekében. Az ilyen, általában kicsiny relatív sűrűségkülönbségek által hajtott áramlások a tudományos érdeklődés egyik nagyon lényeges tárgyát képezik, hiszen az így kialakult rendszereknek nincs homogén közegbeli megfelelőjük. Ugyanakkor ezek az áramlások, akár a légkörben, vagy a vizekben lezajlókról, akár globális, vagy lokális vonatkozásaikról beszélünk, környezetünk alakításának legfontosabb mozzanataihoz tartoznak. Ezeken kívül a Földünk belsejében, elsősorban a felső és az alsó köpenyben lezajló áramlási jelenségek szintén döntő jelentőségűek, melyek együttesen a bolygónk kialakulása óta eltelt mintegy 4 és fél milliárd év alatt markánsan átalakították és pillanatnyilag is alakítják a felszín, az óceánok és a légkör viszonyait. Olyan jelenségeket vizsgáltunk, melyeknél az áramlást az abban részt vevő folyadékok sűrűséginhomogenitása hozza létre és tartja fent. Ezek az áramlások egyrészt alapvető hidrodinamikai jelenségek olyan részleteit tárják fel, amelyeket az adott jelenségkör tárgyalásánál korábban nem, vagy másképpen vettek figyelembe. Másrészt bizonyos környezeti áramlásokkal való kapcsolatukra a korábbiaktól eltérő módon derítettünk fényt. Emellett fontos megjegyezni, hogy a természeti jelenségek laboratóriumi modellezése még napjainkban is sokszor hatékonyabb megértést tesznek lehetővé, mint a numerikus modellek.

2009. május 20.

Vanyó József

ELTE, Elméleti Fizikai Tanszék

Egy egyszerű modell az égitestek forgás-keringés rezonanciájának dinamikai vizsgálatára

A forgás-keringés rezonancia rendkívül gyakori a Naprendszerben. A témával kapcsolatos legismertebb tény, hogy a Hold mindig ugyanazon oldalát mutatja a Föld felé, azaz egy keringése alatt egyszer fordul körbe tengelye körül. Más szavakkal: a Hold 1:1 rezonanciaállapotban van. Másik példa a jelenségre a Merkúr 3:2 rezonanciája, ami azt jelenti, hogy a bolygó 3-szor fordul körbe, amíg 2-szer megkerüli a Napot. Az égitestek ilyesfajta rezonáns állapota a természtben mindig dinamikai fejlődés eredménye. Az előadás során a legegyszerűbb olyan modell vizsgálatát tekintjük át, ami képes rezonanciaállapotot és annak összes fontosabb jelenségét produkálni. Választ keresünk arra a kérdésre is, hogy mi a rezonáns állapot dinamikai eredete.

2009. május 27.

Haszpra László

Országos Meteorológiai Szolgálat

Üvegházban élünk
A légköri üvegházhatás felismerésétől a globális éghajlatváltozásig

Az előadás rövid áttekintést ad a légköri üvegházhatásról és az ezt okozó légköri nyomanyagokról. Ismerteti a fontosabb üvegházhatású gázok forrásait, nyelőit, különös tekintettel az emberi hozzájárulásra. Az üvegházhatású gázok légköri mennyiségének tendenciái az éghajlat globális melegedését vetítik előre. Az üvegházhatású gázok kibocsátása és az éghajlat között azonban nem közvetlen a kapcsolat. Az éghajlati modellek előrejelzései mellett az előadás szót ejt a legfontosabb kölcsönhatásokról és visszacsatolásokról is.

2009. június 17.

Toroczkai Zoltán

Physics Department, Notre Dame University, USA

Emergence of Functional Modularity in Multitasking Networks

While many deterministic and stochastic processes have been proposed to produce heterogeneous graphs mimicking real-world networks, only a handful of studies attempt to connect structure and dynamics with the function(s) performed by the network. In this talk I will present an approach built on the premise that structure, dynamics, and their observed heterogeneity, are implementations of various functions and their compositions. While proposals have been made for the evolutionary emergence of modularity, it is far from clear that adaptation on evolutionary timescales is the sole mechanism leading to functional specialization. We show that non-evolutionary learning can also lead to the formation of functionally specialized modules in a system exposed to multiple environmental constraints. A natural example suggesting that this is possible is the cerebral cortex, where there are clearly delineated functional areas in spite of the largely uniform anatomical construction of the cortical tissue. However, as numerous experiments show, when damaged, regions specialized for a certain function can be retrained to perform functions normally attributed to other regions. We use the paradigm of neural networks to represent a multitasking system, and use several non-evolutionary learning algorithms as mechanisms for phenotypic adaptation. We show that for a network learning to perform multiple tasks, the degree of independence between the tasks dictates the degree of functional specialization emerging in the network. To uncover the functional modules, we introduce a method of node knockouts that explicitly rates the contribution of each node to different tasks (differential robustness). Through a concrete example we also demonstrate the potential inability of purely topology-based clustering methods to detect functional modules.

2009. június 24.

Christof Jung

Institute of Phyisical Sciences, UNAM, Mexico

Molecular vibrations, from the spectrum to the motion of the atoms

A strategy is presented for the analysis of highly excited vibrations of small polyatomic molecules. First, starting from the experimentally measured spectrum an effective algebraic Hamiltonian is constructed. Second, its eigenfunctions in angle space representation are classified according to their localization properties. The various classes of states correspond to various coupling schemes between the original modes of vibration. In addition, for each class an assignment by quantum numbers related to the respective coupling scheme is obtained. Finally, the type of atomic motion is reconstructed which carries the various individual vibrational states. This program also worked quite well in many cases where the corresponding classical dynamics is mainly chaotic. Therefore the success of this strategy leads to interesting comments on quantum chaology.

2009. szeptember 16.

Giulio Casati

Center for Complex Systems CNR-INFM and University of Insubria at Como

Classical and quantum transport: from Fourier law to thermoelectric efficiency

The understanding of the underlying dynamical mechanisms which determines the macroscopic laws of heat conduction is a long standing task of non-equilibrium statistical mechanics. A better understanding of such mechanism may also lead to potentially interesting applications (thermal diodes and thermal transistors) based on the possibility to control the heat flow. Of particular interest is the problem, almost completely unexplored, of the derivation of Fourier law from quantum dynamics. To this end we discuss heat transport in a model of a quantum interacting spin chain and we provide clear numerical evidence that Fourier law sets in above the transition to quantum chaos. Finally we discuss the problem of thermoelectric power generation and refrigeration and we show that appropriately chosen dynamical models may lead to thermoelectric engines approaching the Carnot efficiency.

2009. szeptember 23.

Prof. Michel Droz

University of Geneva

Competition between multi-time-scale phenomena as a source of complexity in ecological systems

The dynamics of an ecosystem composed of different agents is governed by several agent's properties as for example fertility, mobility, mutations, adaptability to the environment. Some of these properties may vary in time and complex dynamics can emerge due to the competition between multiple time-scale phenomena.
Simple models of ecosystems exhibiting such a behavior will be studied both analytically on the mean-field level and numerically at the level of individual-based-models.

2009. október 14.

Szolnoki Attila

KFKI - MFA

A morális magatartás terjedése önző szereplők között

Az evolúciós játékelmélet egyik legfontosabb célkitűzése annak a megértése, hogy milyen körülmények között maradhat fenn, illetve terjedhet el az egyéni szinten kudarcra itélt együttműködő magatartás. Néhány példán keresztül az előadás áttekinti az utóbbi évek fontosabb eredményeit illetve törekszik felvázolni a lehetséges új irányokat is.

2009. december 1.

Forgács Gábor

Department of Physics, Biology and Biomedical Engineering University of Missouri

Biomechanika különböző skálán: az intracelluláristól a kifejlett szervezetig

Az előadás a biomechanika rövid áttekintése. A biomechanika jelentőségét specifikus alkalmazások és technikák tárgyalásával illusztráljuk. Kihangsúlyozzuk az alkalmazások biológiai relevanciáját. Így, a szubcelluláris skálán a sejt belsejének viszkoelasztikus tulajdonságait tanulmányozzuk mágneses csipesz segítségével és az eredményeket petesejtek egy új fagyasztási technológiájának kidolgozására használjuk. Sejtszinten atomerő mikroszkópot és mágneses csipeszt használunk annak megértésére, hogyan hagyják el fehér vérsejtek és tumor sejtek a keringési rendszert immunreakcók illetve metasztatikus invázió során. Multicelluláris és szöveti szinten speciális tenziometriát alkalmazunk sejtadhézió tanulmányozására. Végül a szervezet szintjén ismertetjük az “organ printing” néven elterjedt, biomechanikán alapuló eljárást, meghatározott geometriával és funkcionalitással rendelkező élő struktúrák kialakítására.

2009. december 2.

Tasnádi Péter

ELTE Meteorológiai Tanszék

Zivatarok és fejlődésük

Az előadás röviden összefoglalja a zivatarfelhők tulajdonságait és vázolja a fejlődésük lehetőségeit (cellás szerkezet, squall line, szupercella). Foglalkozik a konvekció és a szélnyírás szerepével. Bemutatja a felhők leírásának meteorológiában használt eszközeit (ferde diagram, sebességhodográf, CAPE). Az elméleti anyagot a COMET program keretében kifejlesztett animációk illusztrálják.

2009. december 9.

Weidinger Tamás

ELTE Meteorológiai Tanszék

A planetáris határréteg szerkezete, modellezési lehetőségei, a felszínközeli réteg turbulens kicserélődési folyamatai

A Planetáris határréteg (PHR) a légkör alsó 0,1-2 km-es rétege, ahol a felszín, mint mechanikus és termikus kényszer alakítja a légköri folyamatokat. Áttekintjük a PHR leírására szolgáló légköri hidro-termodinamikai egyenletrendszert, foglalkozunk az egyenletrendszer lezárásával, egyszerűsítéseivel, a turbulens kicserélődési folyamatok parametrizálásával. Bemutatjuk nappali konvektív és az éjszakai stabil határréteg szerkezetét. Ismertetjük a PHR magasságát meghatározó számítási módszereket.

A felszínközeli réteg, vagy állandó fluxusú réteg vastagsága 10-100 m. Ez hozzávetőlegesen a határréteg alsó 5-15%-a. Itt azzal a feltételezéssel élünk, hogy a turbulens áramok nem változnak a magassággal. Bemutatjuk a felszínközeli réteg turbulencia-paramétereit, a felszíni energiamérleg egyenletet. Áttekintjük a turbulens áramszámítási módszereket is.

Végezetül bemutatunk néhány oktatási tematikát, amelyek alapján a PHR folyamatait, tágabb értelemben a mikrometeorológiát ismertetik meg a meteorológia, a környezettudomány, illetve a fizika iránt érdeklődő hallgatókkal.

2009. december 16.

Boschán Péter

Westfälische Wilhelms Universität, Institute Für Theoretische Physik

What's the matter?

A sötét anyag gondolatának megjelenése az asztrofizikában és az ellene való küzdelem. Újabb megfigyelési eredmények. Kisérletek földi laboratóriumokban. Sötét energia és a vele kapcsolatos problémák.

VISSZA AZ AKTUÁLIS PROGRAMHOZ --- BACK TO CURRENT PROGRAM

További előadások: 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
2010 2011 2012 2013 2014