Novi rezultati znanstvenih istraživanja na Fizičkom odsjeku
Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Bijenička 32, Zagreb

 

Zagrebačka grupa, Fizički odsjek PMF-a, s razvijenom eksperimentalnom aktivnošću na Jefferson Labu, SAD, sudjelovala je 2006/2007. godine u važnim mjerenjima vezanim uz strukturu i svojstva protona. Cilj eksperimenta je bila verifikacija doprinosa stranog kvarka strujama u nukleonu. Physical Review Letter od 8. siječnja 2010. donosi članak, D.Androić et al. (G0 kolaboracija) s naslovom: Strange Quark Contributions to Parity-Violating Asymmetries in the Backward Angle G0 Electron Scattering Experiment o asimetriji u narušenju pariteta u elastičnim sudarima polariziranih elektrona s protonima i kvazielastičnim sudarima polariziranih elektrona s deuteronima na energijama Q2=0.22 i Q2=0.63 GeV-a. Ova asimetrija uvjerljivo dijagnosticira doprinos stranog kvarka struji unutar nukleona i aksijalnovektorskoj struji nukleona. Rezultati upućuju na eksperimentalnu granicu na 10% doprinosa strane struje električnom i magnetskom form faktoru nukleona.
Više o mjerenju na: PRL 104, 012001 (2010).

U najnovijem broju znanstvenog časopisa Physical Review B, znanstveni novak Marinko Jablan sa Fizičkog odsjeka, u suradnji s prof. Hrvojem Buljanom sa Fizičkog odsjeka te prof. Marinom Soljačićem s Massachussetts Institute of Technology, objavio je rad koji proučava mogućnost korištenja plazmona u grafenu, novom efektivno dvodimenzionalnom(2D) materijalu koji ima mnoštvo zanimljivih svojstava. Grafen čine ugljikovi atomi složeni u geometriju pčelinjeg saća (vidi sliku 1), kod kojeg se pobuđenja niskih energija mogu opisati 2D Diracovom jednadžbom. Plazmoni u grafenu (slika 1) mogu imati znatno manju valnu duljinu od one svjetlosti iste frekvencije u vakuumu ( je veliko), te su stoga od potencijalnog interesa za primjenu u nanofotonici budući da omogućavaju vođenje svetlosti ispod difrakcijske granice tj. minijaturizaciju optičkih komponenti. Veliki problem korištenja površinskih plazmona na granici metala i dielektrika u te svrhe su omski gubitci karakterizirani parametrom , gdje je valni vektor plazmona. Grafen zbog vrlo velike DC vodljivosti ima potencijal da omogući istovremeno „kompresiju“ valne duljine (pogodno za nanofotoniku), uz simultano male gubitke tj. relativno velike propagacijske duljine ( i Re q/Im q istovremeno mogu biti veliki, vidi sliku 2). Ključ je u tome da se grafen dovoljno dopira, što se može napraviti vanjskim električnim poljem kao kod FET tranzistora, kako bi se gubici koji dolaze od stvaranja elektron-šupljina parova (roza osjenčani dijelovi slike 2) pomakli na manje valne duljine. No, gubitci kroz emisiju elektron-šuplina para zajedno s  jednim fononom su intrinsični i ne mogu se izbjeći, a nisu zanemarivi; njihov je utjecaj dominantan u žuto osjenčanom području na slici 2. Za više informacija vidi M. Jablan, H. Buljan, and M. Soljacic, "Plasmonics in graphene at infra-red frequencies," Phys. Rev. B 80, 245435 (2009); selected for the January 11, 2010 issue of Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology

 

U najnovijem broju jednog od najprestižnijih časopisa, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, znanstvenik s Fizičkog odsjeka PMF-a, Davor Horvatić, u suradnji s akademikom H. E. Stanleyem (pionir teorije kritičnih fenomena i utemeljitelj ekonofizike, najbrže rastuće grane statističke fizike) i A. M. Petersenom s Boston Universitya, te s Borisom Podobnikom sa Sveučilišta u Rijeci objavio je članak pod nazivom "Cross-correlations between volume change and price change" [1].

U članku autori pokazuju da se zakon potencije s eksponentom 4 osim u distribuciji prinosa dionica pojavljuje i u distribuciji relativnih promjena broja prodanih dionica (slika 1).

Pokazuje se i izrazita kros-korelacija (slika 2) između apsolutnih vrijednosti prinosa (što je mjera rizika) i apsolutnih vrijednosti promjena broja prodanih dionica pri čemu se koristila fizikalna metoda nedavno objavljena u Phys. Rev. Lett. (Podobnik i Stanley PRL 100, 084102, 2008). Tim rezultatima se potvrđuje da u svijetu financija distribucije u bitnome odstupaju od Gaussove distribucije koja je temelj mnogih modela i teorija u financijama (Black-Scholes na primjer). Članak uvodi i novi procjenitelj za eksponente u zakonima potencija distribucija, što je analogon Hillovog exponenta.

[1] B. Podobnik, D. Horvatic, A. M. Petersen, H. E. Stanley, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106, 52, 22079 (2009).

http://www.pnas.org/content/106/52/22079.abstract

U najnovijem broju uglednog međunarodnog časopisa iz fizike, Physics Letters B, znanstvenici sa Fizičkog odsjeka PMF-a, Yifei Niu, Nils Paar, i Dario Vretenar, u suradnji sa Jie Mengom sa Sveučilišta u Pekingu, Kina, objavili su rad "Low-energy monopole and dipole response in nuclei at finite temperature"[1]. U okviru ovog rada po prvi je puta izveden teorijski formalizam aproksimacije slučajnih faza na konačnim temperaturama zasnovan na kovarijantnom energijskom funkcionalu gustoće. Primjenom novog teorijskog modela istražena su monopolna i dipolna pobuđenja u atomskim jezgrama na konačnim temperaturama. Značajni rezultati ovih istraživanja uključuju otkrića novih monopolnih i dipolnih nisko-ležećih pobuđenja u jezgrama na konačnim temperaturama karakterističnim u evoluciji zvijezda, posebice u stadiju koji prethodi eksploziji supernove.

[1] Y.F. Niu, N. Paar, D. Vretenar, J. Meng, Physics Letters B 681, 315 (2009).

Prof. dr sc. Ivan Kokanović, znanstvenik sa Fizičkog odsjeka sa znansvenicima, prof. dr sc. John Cooper i dr. sc. Marcin Matusiak sa Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge CB3 OHE, United Kingdom, objavio je rad u vrlo cijenjenom međunarodnom časopisu iz fizike, Physical Review Letters, pod naslovom: «Nernst Effect Measurements of Epitaxial Y0.95Ca0.05Ba2(Cu1-xZnx)3Oy and Y0.9Ca0.1Ba2Cu3Oy Superconducting Films». U radu su objavljeni rezultati mjerenja otpornosti (slika a), Nernstovog efekta (slika b i c) u tankim supravodljivim YBCO filmovima dopiranim Zn i Ca koji pokazuju da se anomalni Nernstov koeficijent može objasniti teorijom Gaussovih supervodljivih fluktuacija u temperaturnom području iznad temperature supravodljivog prijelaza, Tc, (slika d) kao i da se nedavno objavljeni rezultati anomalnog Nerstovog signala u LSCO uzorcima koji su korišteni kao dokaz postojanja vorteksa iznad Tc u tim uzorcima mogu također objasniti Gaussovom teorijom supravodljivih fluktuacija. Utvrđeno je također da Zn kao dopant snažno reducira Nernstov signal ispod temperature supravodljivog prelaza, Tc, dok iznad Tc, Nernstov signal raste s povećanjem koncentracije Zn. Ovo povećanje Nernstovog signala je objašnjeno slabijom električnom vodljivosti Zn dopiranih zoraka.

[1] Kokanović, Ivan; Cooper, Robert, John; Matusiak, Marcin, Phys. Rev. Lett. 102 (2009), 187002-1-187002-4.

U najnovijem broju jednog od najuglednijih međunarodnih časopisa iz fizike, Physical Review Letters, objavljen je novi rad čiji su autori Nils Paar i Dario Vretenar, znanstvenici sa Fizičkog odsjeka PMF-a, Sveučilišta u Zagrebu, i Yifei Niu i Jie Meng sa Sveučilišta u Pekingu[1]. U radu pod naslovom "Isoscalar and Isovector Splitting of Pygmy Dipole Structures"[1] objavljeni su rezultati teorijskog istraživanja, zasnovanog na relativističkoj teoriji srednjeg polja, koji opisuju strukturu egzotičnih nisko-ležećih dipolnih pobuđenja u atomskim jezgrama bogatim neutronima, u perspektivi novih eksperimenata sa raspršenjem fotonskih i alfa snopova na jezgrama. Značajne rezultate ovog rada Nils Paar će predstaviti u pozvanom predavanju na uglednom međunarodnom skupu "International workshop on strong, weak and electromagnetic interactions to probe spin-isospin excitations" u Trentu, Italija u rujnu ove godine. Iako je najveći dio objavljenih istraživanja izrađen na Fizičkom odsjeku, ovaj rad uključuje i značajnu međunarodnu komponentu, posebice suradnju s doktorskom studenticom Yifei Niu koja već godinu dana boravi kao gostujući znanstvenik na Fizičkom odsjeku PMF-a. Rad je izrađen u okviru projekta fonda "Jedinstvo uz pomoć znanja" UKF br. 17/08, potpore Nacionalne zaklade za znanost, projekta MZOŠ 1191005-1010 i projekta Kinesko-hrvatske suradnje.
 

 

 [1] N. Paar, Y. F. Niu, D. Vretenar, and J. Meng, Phys. Rev. Lett. 103, 032502 (2009).

U seriji znanstvenih radova objavljenih u časopisima Physical Review A i Physical Review Letters [1-3], znanstvenici sa Fizičkog odsjeka, dipl. inž. fiz. Dario Jukić i prof. dr. sc. Hrvoje Buljan, teorijski su egzaktnim računom objasnili slobodnu ekspanziju međudjelujućeg jednodimenzionalnog bozonskog plina koji se opisuje vremenski ovisnim Lieb-Linigerovim modelom. Taj je model eksperimentalno realiziran s ultrahladnim atomskim plinovima zatočenim u uskim atomskim valovodima dobivenih interferencijom laserskih snopova, a vrlo je zanimljivo da se u tim sustavima može kontrolirano istraživati dinamika plinova deleko od ravnoteže. Slobodna se ekspanzija koristi za ispitivanje početnog kvantnog stanja, a utjecaj interakcija na sve značajke asimptotskog stanja je u principu moguće dobiti jedino egzaktnim računom koji su u okviru ovog modela prvi primijenili upravo naši znanstvenici. U dijelu istraživanja sudjelovao je i student Bruno Klajn, te vanjski suradnici doc. dr. sc. Robert Pezer i prof. dr. sc. Thomas Gasenzer. Za rad [2] Dario Jukić je 2009. godine dobio nagradu Znanost koju jednom godišnje dodjeljuje Nacionalna zaklada za znanost i Novi list.

Slika ilustrira jedan od rezultata na jednostavnom primjeru: Tri međudjelujuća bozona se u t=0 nalaze u osnovnom stanju u potencijalu beskonačno duboke kutije. Lijeva kolona slika prikazuje gustoću vjerojatnosti nalaženja dva bozona u kutiji ako je treći fiksiran u nuli. Za male vrijednosti c sustav je slabo koreliran [slika (a)], dok je za veliki c jako koreliran [slika (g): ako je jedan bozon lijevo od fiksirane čestice drugi je skoro pa sigurno na desno i obrnuto]. Desna kolona slika ilustrira asimptotske gustoće vjerojatnosti iz kojih se vidi da je vjerojatnost da su dva bozona blizu jedan drugoga nula, čak i ako je na početku sustav slabo koreliran [slika (b)].

[1] D. Jukić, B. Klajn, and H. Buljan, "Momentum distribution of a freely expanding Lieb-Liniger gas," Phys. Rev. A 79, 033612 (2009).
[2] D. Jukić, R. Pezer, T. Gasenzer, and H. Buljan, "Free expansion of a Lieb-Liniger gas: Asymptotic form of the wave functions," Phys. Rev. A 78, 053602 (2008).
[3] H. Buljan, R. Pezer, and T. Gasenzer, "Fermi-Bose transformation for the time-dependent Lieb-Liniger gas," Phys. Rev. Lett. 100, 080406 (2008).

 


Napomena: Ovdje prezentiramo nove rezultate objavljene u okviru znanstvenih projekata na Fizičkom odsjeku.
Pozivamo članove Fizičkog odsjeka da dostave na e-mail kratki sažetak s jednom slikom i opisom, te referencama rada koji žele prezentirati.