Fizikai Szemle nyitólap |
Tartalomjegyzék |
Nagy Károly
Eötvös Egyetem, Elméleti Fizikai Tanszék
Megoldhatatlan feladat a hazai fizikai kutatásoknak az utolsó öt évben elért jelentősebb eredményeiről beszámolni a rendelkezésemre álló mintegy negyed óra időkeretben. De még ha volna elég idő rá, akkor is meglehetősen szubjektív lenne egy ilyen bemutatás, mert mindenképpen tükrözné az előadó tájékozottságát (vagy tájékozatlanságát), valamint azt, hogy ő mit tekint fontosnak. A jobb tájékozódásom érdekében megkértem az albizottságok vezetőit, hogy legyenek segítségemre, és foglalják össze röviden, hogy ők miket ítélnek fontosabbnak a szűkebb szakterületükön elért hazai eredmények közül. Ezek az összefoglalók azt bizonyítják, hogy hazai fizikai kutatások mind az egyetemeken, mind a kutató intézetekben eredményesek voltak, és egyes esetekben nemzetközi mércével mérve is rangosnak minősíthetők. Ezekből az albizottsági értékelésekből válogattam. Nagy gondot okozott nekem az, hogy milyen szempontok szerint emeljek ki egy-két kutatási eredményt. Többre ugyanis nem futotta az időből. Hosszú töprengés után végül úgy döntöttem, hogy azt a fejlődési vonalat választom, amely a fizika elvi kérdéseinek a vizsgálatával foglalkozva, a fizikai megismerés fő vonalát követi Newton-tól napjainkig. Azokat említem meg, amelyek az én véleményem szerint ebbe a fejlődési irányba tartoznak, és egyébként említésre méltóak. Így számos szép eredményről nem esik szó, pedig nemzetközileg is értékesnek minősülnek.
Az érintettek elnézését kérem annak kinyilvánításával, hogy eredményeiket nagyra értékelem anélkül, hogy említeném őket.
Áttérve az eredmények konkrét ismertetésére, először a részecskefizikai kutatásokat említem, mert ezek tartoznak leginkább a fizikai elvi kérdéseit vizsgáló fő kutatási irányba.
A hazai részecskefizikai kutatások közül az erős kölcsönhatások elmélete, ún. kvantumszíndinamika, valamint a húrelméleti vizsgálatok keretében született néhány szép eredmény, amelyek külföldi visszhangja is figyelemre méltó.
l. A kvantumszíndinamika (QCD) - mint ismeretes - a kvark-antikvark-gluon-rendszer kölcsönhatásainak ún. nemábeli mértékelmélete. Érvényességét sok kísérleti adat mutatja ugyan, de mind a mai napig számos alapkérdés vagy megválaszolatlan, vagy a válasz még meglehetősen hiányos. A QCD kipróbálásainak kutatásába hazai kutatóink mintegy öt éve kapcsolódtak be. Itt elsősorban Pócsik Györgyöt, Csikor Ferencet és munkatársaikat kell megemlítenünk.
Ami a jelentősebb eredményeket illeti, az elektron-pozitron (e-e+) - ütközésekben bevezették a három- és négyszeres energiakorrelációt (ez az energiával súlyozott hatáskeresztmetszet) és kidolgozták ezek tulajdonságait, beleértve a magasabbrendű perturbációs korrekciókat is. Az előbbi mérését a Nobel-díjas Ting csoportja végezte el a DESY-ben (Hamburgban). Az eredmények jól egybevágnak a másjellegű mérésekkel. A négyszeres energiakorreláció megmérésére jó lehetőség kínálkozik a CERN-beli LEP-gyorsítón való mérések során. Ennek megmérése egyik jó próbája lehetne a QCD-nek.
Mivel nagyenergián az energiakorrelációban a nemrég felfedezett Z-bozon is szerepet játszik, ezért az ilyen vizsgálatok a Z-bozonokra is adnak információt. Pl. arra, hogy létezik-e újabb Z-bozon? A vizsgálatok erre is kiterjedtek. Ezek mind értékes hozzájárulást adnak a QCD pontosabb megismeréséhez.
2. A részecskefizika területéről említendő eredmények másik csoportja az ún. húrelméleti kutatások témakörébe tartoznak. Az ilyen kutatások jelentősége abban van, hogy a részecskék alapvető kölcsönhatásainak, a gyenge, elektromágneses és erős kölcsönhatásoknak kvantumelméletét kívánja egyesíteni a gravitáció kvantumelméletével. Az alapvető részecskéket a kvantált húr alapállapotainak felelteti meg. Mivel a kvantált húrelmélet négynél több dimenzióban (26 vagy 10) konzisztens elmélet, fontos kérdés a négy fölötti dimenziók kompaktifikálása. Ezzel összefüggésben olyan konforminvariáns kétdimenziós kvantumtérelméleteket tanulmányoznak, amelyek számot adnak az extra dimenziókról. Hazai kutatóinknak (elsősorban Horváth Zalánnak, Palla Lászlónak és Forgács Péternek, valamint fiatal munkatársaiknak) szép eredményeik vannak ezen a területen. A részletesebb kifejtés a kutatások elvont jellege miatt nem lehetséges e helyen.
3. Megemlítem a nehézion-ütközések tanulmányozását, amely a nukleáris kölcsönhatások pontosabb megismeréséhez ad értékes információkat. Ezen a téren mind az elméleti, mind a kísérleti kutatásokban értek el hazai kutatóink szép eredményeket. Az elméletiek közül Zimányi József és munkatársai, valamint Németh Judit, a közepes energiákon végzett kísérletiek közül pedig Kiss Ádám és munkatársai említendők meg.
4. Negyedikként a statisztikus fizikai kutatásokat veszem. Itt meg kell magyaráznom, hogy miért sorolom ezeket az általam említett fejlődési fő vonulathoz.
A mikrovilág mozgástörvényeinek, a kvantummechanikának a megismerése után természetes módon vetődik fel az igény, hogy a mikroszkópikus anyag fizikai sajátoságait az anyag atomos, molekuláris szerkezete alapján a kvantumelmélet törvényeivel értelmezzük és magyarázzuk. Ez a program csak úgy valósítható meg, hogy az egyes alkotórészek mozgásának egyedi végigkövetése helyett, a fizikai mennyiségek középértékeiben megmutatkozó átlagolt viselkedést vizsgáljuk. Erre szolgálnak a statisztikus fizika módszerei. Az e témakörbe tartozó kutatások a fizikai megismerés fő vonulatával együtt veendők figyelembe, hiszen úgy jutunk olyan elmélethez, amely a mikroszkópikus törvényekre és modellekre alapozva ad magyarázatot a makrovilág jelenségeire.
A hazai statisztikus fizikai kutatások az utóbbi években három speciális területen, a kaotikus állapotok, a rendezetlen rendszerek és a növekedési modellek vizsgálatában érték el a legjelentősebb, legnagyobb nemzetközi visszhangot kiváltó eredményeket.
A kaotikus állapot kutatásában Szépfalusy Péter és Tél Tamás töltenek be meghatározó szerepet, akik a köréjük szerveződő fiatalabb kutatókkal az elmúlt években igen magas fokú aktivitással a jelentős eredmények egész sorát érték el. Kutatásaik nagy részét az ún. termodinamikai formalizmus és a hozzá csatlakozó multifraktál szemlélet alkalmazása jellemzi. Legfontosabb eredményeik közül kiemeljük a dinamikai Rényi-entrópiák lecsengését jellemző, a kaotikusság mérőszámaként szolgáló ráta bevezetését, valamint a zaj hatásának vizsgálatát a kaotikus viselkedésre. Új sajátérték problémán alapuló módszert dolgoztak ki különös attraktorok és repellorok jellemzőinek megtalálására. Az elsők között hívták fel a figyelmet a jellemzők lehetséges nemanalitikus viselkedésére, ami a termodinamikai formalizmus nyelvén fázisátalakulásnak felel meg. Ezeknek a fázisátalakulásoknak a vizsgálata azóta is intenzíven folyik.
A rendezetlen rendszerek elméletében a spinüveg területén Kondor Imre, a neuronhálózatok elméletében Geszti Tamás folytatnak fiatalabb munkatársaikkal jelentős vizsgálatokat. A területen elért legfontosabb eredmények közül megemlítjük a Goldstone tétel kiterjesztését spinüvegekre, egy Bogoljubov-típusú egyenlőtlenség felállítását, melynek sérülése lehetővé tette a spinüveg kölcsönható térelméletének kiépítését.
A növekedési modellek hazai kutatásának meghatározó egyéniségei Kertész János, Rácz Zoltán és Vicsek Tamás. A területen kiemelkedő aktivitás mutatkozott, a legfontosabb eredmények az egyensúlytól távoli (pl. aggregációs) rendszerek skálaviselkedésére. az univerzalítás igazolására, a mintázatképződés és az önhasonló és önaffin fraktálok növekedésére vonatkoznak. A kutatások kiterjednek a mintázatképződé: során fellépő morfológiai átalakulások kísérleti tanulmányozására is. Jelentős eredmények születtek továbbá a mozgó reakciófront viselkedésének vizsgálatában. Vicsek Tamásnak a World Scientificnél megjelent könyve a fraktális növekedési jelenségeket összefoglaló monográfia, idén japán nyelven is kiadásra kerül.
5. A végére hagytam azt a tudományos szenzációnak számító eredményt, amely a galaxisok és galaxishalmazok Univerzumbeli eloszlására vonatkozik Ismeretes, hogy a Világegyetem tele van galaxisok milliárdjaival. Ezek a gravitációs vonzás hatására halmazokba csomósodnak. A mintegy tíz éve folyó vizsgálatok szerint a glaxisok és galaxishalmazok - a várakozással ellentétben - nem egyenletesen töltik ki az Univerzumot, hanem periodikusan elhelyezkedő "vékony" héjakba rendeződve. Ezeket a csillagászati megfigyeléseket Szalay Sándor az ELTE professzora amerikai és angol kutatókkal együtt végezte az Amerikai Egyesült Államokban.
Megjegyezzük, hogy Szalay a pár éve elhunyt Zeldovics szovjet akadémikussal szoros együttműködésben a 80-as évek eleje óta kutatja a galaxisok Univerzumbeli eloszlását.
Szalayék nagyon keskeny (1,5 x 1,5 fokos) nyíláson végezték a távcsöves megfigyeléseiket a galaxis északi, illetve déli pólusa irányában. Mintegy tizenötszörösére megnövelték azt a távolságot, amely mentén észlelték a galaxisok eloszlását. Ezen belül sok galaxist találtak mintegy 400 millió fényév távolságonként ismétlődő periodikus eloszlással. A szabályosan ismétlődő szerkezet felismerése teljesen új, és minden eddigi elmélet és Univerzum-modell számára meg lepő. A részletek iránt érdeklődők figyelmét felhívjuk a Nature 1990. február 22-i számában megjelent dolgozatra.