József Cserti. ELTE, TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék. A évi fizikai Nobel-díj. a topológikus fázisokért...

Hasonló dokumentumok
A grafén fizikája. Cserti József. ELTE, TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

TÉMA ÉRTÉKELÉS TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR (minden téma külön lapra) június május 31


Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

2010. január 31-én zárult OTKA pályázat zárójelentése: K62441 Dr. Mihály György

Nanoelektronikai eszközök III.

A díjazottak. A Kosterlitz Thouless átalakulás

Az optika a kvantummechanika előszobája

Szupravezetés. Mágneses tér mérő szenzorok (DC, AC) BME, Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Dr. Mészáros István. Előadásvázlat 2013.

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK április 3.

BKT fázisátalakulás és a funkcionális renormálási csoport módszer

Mágnesség és elektromos vezetés kétdimenziós

Fizika M1 - A szilárdtestfizika alapjai. Gépészmérnök és Energetikai mérnök mesterszak

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Munkabeszámoló. Sinkovicz Péter. Témavezető: Szirmai Gergely. Kvantumoptikai és Kvantuminformatikai Osztály. Lendület program

Kvantumszámítógép a munkára fogott kvantummechanika


Szilárdtestek mágnessége. Mágnesesen rendezett szilárdtestek

A testek részecskéinek szerkezete

Ultrahideg atomok topológiai fázisai

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2017/18-es tanév

BŐVÍTETT TEMATIKA a Kondenzált anyagok fizikája c. tárgyhoz

A kvantumos összefonódás

Kvantumszimulátorok. Szirmai Gergely MTA SZFKI. Graphics: Harald Ritsch / Rainer Blatt, IQOQI

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

MUNKATERV / BESZÁMOLÓ

Normális, szimmetriasértő és szimmetriát nem sértő, mégsem normális elektronrendszerek szilárd testekben Sólyom Jenő MTA Wigner FK és ELTE

Wolfgang Ernst Pauli életútja. Gáti József

2011. Május 4. Önök Dr. Keresztes Péter Mikrochip-rendszerek ütemei, metronóm nélkül A digitális hálózatok új generációja. előadását hallhatják!

A kvantumfolyadékok csodái a szuperfolyékony hélium Sasvári László ELTE Fizikai Intézet Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

Az alacsony hômérsékletek titkai

!!! Egzotikus kvantumfázisok és kölcsönhatások ultrahideg atomi rendszerekben. Kanász-Nagy Márton. Témavezető: Dr. Zaránd Gergely. Ph.D.

A SZUPRAVEZETÉS. Fizika. A mágneses tér hatása a szupravezető állapotra

Úton az abszolút zérus fok felé

Szupravezető alapjelenségek

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Elektromos áram, áramkör

Az expanziós ködkamra

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Korrelációk és dinamika kölcsönható hideg atomi rendszerekben

A évi fizikai Nobel díj a grafénért

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Idegen atomok hatása a grafén vezet képességére

a Bohr-féle atommodell (1913) Niels Hendrik David Bohr ( )

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok. Elektromos vezetési folyamatban töltést továbbító (elmozdulni képes) részecskék:

1. SI mértékegységrendszer

Zitterbewegung. általános elmélete. Grafén Téli Iskola Dávid Gyula ELTE TTK Atomfizikai Tanszék

Tartalom. Történeti áttekintés A jelenség és mérése Modellek

fizikai szemle 2016/11

Elektron mozgása kristályrácsban Drude - féle elektrongáz

Az anyagok lehetséges állapotai, a fizikai körülményektől (nyomás, hőmérséklet) függően. Az anyagokat általában a normál körülmények között jellemző

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Mechanika 1. Az egyenes vonalú mozgások

Univerzalitási osztályok nemegyensúlyi rendszerekben, Ódor Géza

Elektromosság, áram, feszültség

A nanotechnológia mikroszkópja

Pósfay Péter. arxiv: [hep-th] Eur. Phys. J. C (2015) 75: 2 PoS(EPS-HEP2015)369

X. TOLLFORGATÓ TEHETSÉGKUTATÓ VERSENY FIZIKA - KÉMIA 7-8. OSZTÁLY

ELEKTRONIKAI ALKATRÉSZEK

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Egy kvantumradír-kísérlet

kapillárisok vizsgálatából szerzett felületfizikai információk széleskörűen alkalmazhatók az anyagvizsgálatban, vékonyrétegek analízisében.

5. A súrlódás. Kísérlet: Mérje meg a kiadott test és az asztal között mennyi a csúszási súrlódási együttható!

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Bordács Sándor doktorjelölt. anyagtudományban. nyban. Dr. Kézsmárki István Prof. Yohinori Tokura Prof. Ryo Shimano

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

1. Prefix jelentések. 2. Mi alapján definiáljuk az 1 másodpercet? 3. Mi alapján definiáljuk az 1 métert? 4. Mi a tömegegység definíciója?

dinamikai tulajdonságai

Elektromágneses hullámok, a fény

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Magyarkuti András. Nanofizika szeminárium JC Március 29. 1

Bor Pál Fizikaverseny tanév 8. évfolyam I. forduló Név: Név:... Iskola... Tanárod neve:...

Egyenáram. Áramkörök jellemzése Fogyasztók és áramforrások kapcsolása Az áramvezetés típusai

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

Az A 2 -probléma eliminálása a rezonátoros kvantumelektrodinamikából

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Kevés szabadsági fokú kvantumrendszerek dinamikai tulajdonságai

A grafén, a nanofizika egyik reménysége

A magashőmérsékletű szupravezetés

Az optika tudományterületei

Optika és Relativitáselmélet

FIZIKA KÖZÉPSZINTŐ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI TÉTELEK Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllı, május-június

FIZIKA ÓRA. Tanít: Nagy Gusztávné

. T É M A K Ö R Ö K É S K Í S É R L E T E K

Kvantumos információ megosztásának és feldolgozásának fizikai alapjai

Számítógépek és modellezés a kémiai kutatásokban

Ábragyűjtemény levelező hallgatók számára

Érettségi témakörök fizikából őszi vizsgaidőszak

Janecskó Krisztián Eötvös Loránd Tudományegyetem

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

NA61/SHINE: Az erősen kölcsönható anyag fázisdiagramja

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK I. Elektrotechnika 4. előadás

Átírás:

József Cserti ELTE, TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék A 2016. évi fizikai Nobel-díj a topológikus fázisokért... Atomcsill, 2016. október 6., ELTE, Budapest

Svéd Királyi Tudományos Akadémia A 2016. évi fizikai Nobel-díjat David Thouless, Duncan Haldane és Michael Kosterlitz (mindhárman amerikai egyetemen kutató brit tudósok), a topológiai fázisátmenetek és az anyag topológiai fázisainak felfedezéséért, az anyagkutatás terén elért elméleti eredményeikért kapták. A díj egyik felét Thouless, a másik félét megosztva Haldane és Kosterlitz kapta.

David J. Thouless, born 1934 in Bearsden, UK. Ph.D. 1958 from Cornell University, Ithaca, NY, USA. Emeritus Professor at the University of Washington, Seattle, WA, USA. F. Duncan M. Haldane, born 1951 in London, UK. Ph.D. 1978 from Cambridge University, UK. Eugene Higgins Professor of Physics at Princeton University, NJ, USA. J. Michael Kosterlitz, born 1942 in Aberdeen, UK. Ph.D. 1969 from Oxford University, UK. Harrison E. Farnsworth Professor of Physics at Brown University, Providence, RI, USA.

Az anyag halmazállapotai Plasma plazma hőmérséklet Gas Liquid Solid gáz folyadék szilárd test Quantum condensate egzotikus állapot, kvantumos kondenzátum Illustration: J ohan J arnestad/the Royal Swedish Academy of Sciences Atomcsill előadás, 2016. december 8. Sasvári László (ELTE TTK, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék): Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca

Szuperfolyékony hélium, a szupravezető és a mágneses anyagok Alacsony hőmérsékleten (néhány K) fellépő jelenségek. Szuperfolyékonyság: nagy hővezetésű és súrlódásmentes folyadékállapot, nulla viszkozitású állapot. Szupravezető: zérus az elektromos ellenállás, teljesen vagy részlegesen kizárják magukból a mágneses mezőt. P. Kapica (1894-1984) 1930 (Nobel-díj 1978) H. Kamerlingh Onnes (1853-1926) 1911 (Nobel-díj 1913) http://www.vilaglex.hu/lexikon/html/szuperfo.htm https://hu.wikipedia.org/wiki/szupravezet%c3%a9s Mágneses kocka lebeg cseppfolyós nitrogénnel hűtött magas hőmérsékletű szupravezető felett mágneses rendeződés Abrikoszov-rács (vortex-rács) a mágneses flux behatol a szupravezetőbe,

Kosterlitz-Thouless-fázisátalakulás XY-modell, a mágnesek csak a síkban foroghatnak Folytonos transzformációval nem lehet eltüntetni a vortexet el lehet tüntetni a vortexet egy vortex vortex pár A vortexek kölcsönhatnak, mint az elektromos töltések 2 dimenzióban, 2D Coulumb-gáz. Tight pair of vortices Single vortices Véges hőmérsékleten szétzilálódik a struktúra, a kritikus hőmérsékleten topologikus fázisátalakulás lép fel. LOWER TEMPERATURE TOPOLOGICAL PHASE TRANSITION HIGHER TEMPERATURE Illustration: J ohan J arnestad/the Royal Swedish Academy of Sciences alacsony hőmérsékletű fázis magas hőmérsékletű fázis A modell alkalmas vékony rétegekben kialakuló szupravezetés és szuperfolyékonyság fázisátalakulásának leírására, az elméletet kísérletileg igazolták.

Hall-effektus (1879) kis mágneses tér (B < 1Tesla) U feszültség Edwin Herbert Hall (1855-1938) I áram Hall-ellenállás:

Kvantált Hall-effektus (egész). A hőmérséklet néhány Kelvin. A mágneses tér több Tesla B Univerzális állandó!!! Klaus von Klitzing Max-Planck-Intézet Stuttgart 1985. Nobel-díj

Topológia a geometriában Topológia: az alakzatok folytonos deformációja (azaz szakítás, lyukasztás nélküli) - nyújtások, csavarások stb. - közben megmaradó (invariáns) geometriai tulajdonságok tanulmányozása. g = genus (a lyukak száma), topológiailag invariáns egész szám POW POW 2 holes 3 holes electrical conductance A kvantum Hall-effektus topologikus eredetű. A mágneses tér változásával az elektronok kvantumos állapota topologikus fázisátalakuláson megy át. 1 hole 0 holes Illustration: J ohan J arnestad/the Royal Swedish Academy of Sciences A Nobel-díjasok az elméleti eredményeiket a topológia matematikai elmélete alapján értelmezték.

Haldane-fázis mágneses láncban Antiferromágnes: Haldane-fázis, szabad végű mágneses lánc: nincs párja nincs párja két kvantummechanikailag összefonódott mágnes Folytonos deformációval ezt a mágneses (spin) struktúrát nem lehet átvinni olyan struktúrába, melyben a mágnesek azonos irányban állnak. A Haldane-fázist kísérletileg kimutatták CsNiCl3 kristályban. Atomcsill előadás: Penc Karlo: Amikor a sok felbontja az egészet, 2013. november 28.

További egzotikus anyagok: topologikus szigetelők, szupravezetők... Régóta ismert: elektromos vezetők, szigetelők, félvezetők. A kvantum Hall-effektus felfedezése kaput nyitott új, egzotikus anyagok kutatása felé. Topologikus szigetelők Topologikus szupravezetők Majorana fermion (részecske=anti részecske) ún. Kitaev spin-láncban (Haldane-lánchoz hasonló) Weyl félfém (grafénhoz hasonló) Lehetséges alkalmazások: Elektronikai és kvantum információ Topologikus kvantum számítógép

További egzotikus anyagok optika rácsban Optikai rácsban az egymással szemben terjedő lézersugarakkal térben periodikus elektromos teret lehet létrehozni, amelyben semleges atomokat (pl. Rb, K) lehet csapdázni. A kapott anyag egy kristályrácshoz hasonlít, tervezhető, mesterségesen topologikus fázissal rendelkező kristály hozható létre. Optikai rácsba csapdázott hideg kálium atomokkal Esslinger kísérletileg szimulálta a Haldane-modellt. Atomcsill előadás: Domokos Péter: Hideg atomok, 2008. február 28.