A Lendület program

Domokos Péter Lendület-ösztöndíjas kutató

Domokos Péter mta.hu

Kutatási témája

Kvantumoptika és statisztikus fizika

Domokos Péter az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet tudományos tanácsadójának célja a mikroszkópikus és a makroszkópikus testek közötti, az úgynevezett mezoszkópikus mérettartományban található objektumokból felépülő, de még a kvantummechanika törvényeinek engedelmeskedő hibrid rendszerek kutatása. Ezek a kísérleti úton is létrehozható rendszerek új távlatokat nyitnak az anyagtudomány számára, és általuk elérhetővé válik a kvantumelmélet még nyitott kérdésének, a mérés problematikájának vizsgálata.

Az MTA doktorának kutatásai alapvető előrelépést jelenthetnek a jövő mikro- és nanotechnológiájában hiszen lehetővé tehetik az elemi objektumokból építhető egyre nagyobb és bonyolultabb rendszerek tervezett alakítását a kvantummechanikában rejlő lehetőségek kihasználására. ─ Most érezzük először azt, hogy Magyarországon is valódi verseny folyik a kutatókért és ez megsokszorozza bennünk a lendületet.

Befogadó intézet

MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtest-fizikai és Optikai Intézet

A kutatócsoport működési időszaka

2011–2014.

A kutatócsoport tagjai

Kurucz Zoltán, Nagy Dávid, Szirmai Gergely, Vukics András, Kónya Gábor
Együttműködő munkatársak: Prof. Helmut Ritsch, Universität Innsbruck, Prof. Tilman Esslinger, ETH Zürich

Elérhetőség

E-mail: domokos.peter@wigner.mta.hu

Bemutatkozó videó

Interjú a kutatóval

Az interjú 2011. augusztus 29-én jelent meg az mta.hu-n.

A jövő mikro- és nanotechnológiájában jelenthet alapvető előrelépést az a kutatás, amelyet a Lendület program egyik idei nyertese, Domokos Péter és csoportja folytat az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézetében (SZFKI). A fizikus munkája lehetővé teheti az elemi objektumokból építhető, egyre nagyobb és bonyolultabb rendszerek tervezett alakítását a kvantummechanikában rejlő lehetőségek kihasználására.

Az MTA SZFKI tudományos tanácsadójának célja a mikroszkopikus és a makroszkopikus testek közötti, ún. mezoszkopikus mérettartományban található objektumokból felépülő, de még a kvantummechanika törvényeinek engedelmeskedő hibrid rendszerek kutatása. Ezek a kísérleti úton is létrehozható rendszerek új távlatokat nyitnak az anyagtudományban, és lehetővé teszik a kvantumelmélet még nyitott kérdésének, a mérés problematikájának a vizsgálatát. A fizikus a kvantumoptika elemi objektumaiból, mint pl. az atomok, ionok, fotonok, összetettebb rendszereket igyekszik felépíteni és tulajdonságaikat vizsgálni: "Tudjuk, hogy az egyes elemi részek külön-külön, hogyan viselkednek, de azt még nem teljesen értjük, hogy együtt, rendszerként mi határozza meg a működésüket." Ahhoz, hogy az elemi kvantumobjektumokból felépülő rendszer a makroszkopikus anyagra jellemző sajátosságokat mutasson fel, át kell, hogy menjen egy köztes, ún. mezoszkopikus tartományon. Ma még nem teljesen világos a kutatók számára, hogyan történik ez az átmenet. A probléma összefügg a kvantummérés elméletének ma még megválaszolatlan kérdéseivel is. "Nem értjük egészen, miként változik meg egy rendszer, ha közben megfigyeljük, illetve méréseket végzünk rajta. Erre a kvantumelméletnek még nincs kielégítő válasza, a meglévők túlzottan leegyszerűsítőek" – hangsúlyozta a fizikus.

Domokos Péter szerint a fázisátalakulások mélyebb megértése közelebb visz a válaszhoz, ugyanis a megfigyelő hatása ebben a jelenségben egyértelműen tetten érhető. A jelenség a mi makroszkopikus világunkban gyakori és viszonylag jól ismert: például a víz nulla fokon jéggé fagy. A kvantum-fázisátalakulás során, amely abszolút nulla fokon, azaz 0 Kelvin hőmérsékleten következik be, egy sok részből álló rendszer hirtelen makroszkopikus változáson megy keresztül. A kutatócsoport azt vizsgálja, hogy a kvantumrendszerekben bekövetkező fázisátalakulásokat mennyiben befolyásolja a folyamatos megfigyelés. "Egyértelműen meg tudtuk mutatni, hogy a fázisátalakulás függ attól, megfigyeljük-e a rendszert, illetve attól is, mennyi információt nyerünk ki belőle." Az MTA doktora szerint a megfigyelést magát és hatását a kvantumfizikusoknak eleve bele kell foglalniuk az elméleteikbe.

A kutatásoknak gyakorlati hasznuk is van. "Egyre pontosabban fogunk tudni bizonyos fizikai paramétereket mérni, például az időt." Az időmérés pontossága az élet számos területén elengedhetetlen: a műholdas navigációban vagy akár a tőzsdei időbélyegzők kibocsátásánál. Ha egy adott fizikai mennyiséget, mint amilyen az idő, a kutatók nagyon pontosan képesek megmérni, akkor e méréseket más fizikai mennyiséggel összecsatolva lehetővé válik egyéb fizikai paraméterek hasonló meghatározása is. "A Lendület program keretében végzett kutatásainknak része, hogy az atomállapotok mérésében elért pontosságot kihasználva, rendkívül precíz elektronszámlálást végezhessünk, vagyis áramot mérjünk mezoszkopikus mérettartományú vezetőkben, például szén nanocsövekben." Ez a tudás jól hasznosítható a jövő anyagtudományában.

"Azáltal, hogy összehangolt munkát végző kutatók csoportjait támogatja, a Lendület program lehetővé teszi, hogy a magyar tudományos eredmények szélesebb körben, nemzetközi színtéren is ismertté váljanak – méltatta az MTA kiválósági programjának erényeit a fizikus, aki 17 évesen Heisenberg A rész és az egész című könyvének hatására határozta el, hogy kvantummechanikával fog foglalkozni. "Kitűnő tanárom, Honyek Gyula alapozta meg érdeklődésemet a fizika iránt, az egyetemen pedig Janszky József akadémikus támogatta leginkább a munkámat." Domokos Péter kutatócsoportja már összeállt: öt fiatal posztdoktor csatlakozott hozzá. "Nagyon ütőképes csoport" – mondta, hozzátéve, hogy többen közülük az eredményes Lendület-pályázat hatására döntöttek a kutatói pálya mellett a felkínált, jól jövedelmező egyéb állásajánlatok ellenére. Az SZFKI fizikusa úgy véli: az MTA elnökének kezdeményezése biztosítja, hogy a legtehetségesebb fiatal kutatók itthon végezzenek minőségében egy német vagy egyesült államokbeli kutatási programmal teljesen egyenrangú tudományos munkát.