Az Atomki témajavaslatai fiatal kutatóknak 2012 Tématerületek 1. Mag- és asztrofizikai kutatás (az asztrofizikai p-folyamat kísérleti vizsgálata, egzotikus atommagok és magállapotok gamma-spektroszkópiai vizsgálata, magadatok mérése és számítása, kutatások ipari és orvosi célú izotópok előállításához, vékonyréteg-aktivációs nyomjelzés, béta-sugárzó és PET izotópok előállítása radiogyógyszerek fejlesztéséhez) 2. Atomfizikai kutatás (fotoionizációs folyamat vizsgálata szabad atomokon és molekulákon, pozitron-atom/molekula ütközések vizsgálata, összetett atomi ütközési folyamatok: többelektronos átmenetek, többszörös szórások, kvantum-effektusok) 3. Környezetkutatás, ionnyaláb-analitika (felszín alatti vízben és talajban lévő klórozott szénhidrogének stabilizotóp-összetételének vizsgálata, korszerű ionnyaláb-analitikai módszerek alkalmazása archeometria és környezetkutatás területén, légköri aeroszol tulajdonságaink és hatásainak vizsgálata ionnyaláb-mikroanalitikai módszerekkel, vulkáni területek geokronológiai kutatása, a toron és bomlástermékei az épített környezetben) 4. Felületfizika, mikromegmunkálás (új típusú elektron-spektrométer fejlesztése és felületkutatási alkalmazása, vékonyréteg-szerkezetek készítése ALD technológiával, mikroés nanorendszerek, protonnyalábos mikromegmunkálás, nagy oldalarányú mikrostruktúrák létrehozása proton-nyalábbal) 5. Elméleti kutatások (relaxáció elméleti vizsgálata mágneses nanorészecske-rendszerekben, töltött részecskék és fotonok kölcsönhatása atomokkal, molekulákkal és szilárdtestekkel, megoldható kvantummechanikai problémák és alkalmazásaik, kvantumszíndinamika rácson, numerikus módszerek a sűrűségfunkcionál elméletben) Témák Az asztrofizikai p-folyamat kísérleti vizsgálata Érdeklődni: Gyürky György
A természetben található nehéz, protongazdag izotópok szintéziséért az úgynevezett asztrofizikai pfolyamat a felelős. A nagytömegű csillagokban, főként szupernóva-robbanás során lejátszódó folyamat részleteiben még kevéssé ismert, az elmélet nem tudja kellő pontossággal visszaadni a természetben tapasztalt izotópgyakoriságokat. A probléma egyik oka a modellekben használt magfizikai bemenő paraméterek nem megfelelő volta lehet. A p-folyamat reakcióhálózatokban nagyszámú reakció hatáskeresztmetszetének ismerete szükséges, ám csak igen kevés kísérleti adat áll rendelkezésre. Az Európai Unió által támogatott kutatási témában főként proton- és alfabefogási reakciók, valamint alfa-rugalmas szórási reakciók hatáskeresztmetszetének mérése a feladat, hozzájárulva a p-folyamat-modellek pontosabbá tételéhez. Egzotikus atommagok és magállapotok gamma-spektroszkópiai vizsgálata
1
Érdeklődni: Kunné Sohler Dorottya <[email protected]> és Timár János A NUPECC legutóbbi, 2010-es, ajánlása szerint a magszerkezet-kutatás a mai magfizika egyik igéretes fő ága. Ezen belül is kiemelten fontos irányok az egzotikus atommagok (erősen protonvagy neutrongazdag) szerkezetének, illetve a stabilitási sávhoz közeli atommagok egzotikus állapotainak (extrém deformáció, spin, izospin; királis, tetrahedrális szimmetria stb.) vizsgálata. Ezek a kutatások a Kísérleti Magfizikai Osztály kutatási spektrumának fontos részét képezik, és jelentős eredményeket értünk el bennük. Ezen kutatások személyi feltételeinek folytonosságát fiatal kutató bevonásával kívánjuk biztosítani. A fiatal kutató feladata részt venni a nemzetközi együttműködésben nagy-berendezésekkel végzett kísérletekben, a kísérletek eredményeinek kiértékelésében és publikálásában. Csoportunk bizonyos kísérletekhez részben saját fejlesztésű detektorrendszerrel is hozzájárul. Ennek üzemeltetésében és fejlesztésében való részvétel szintén feladata lesz a fiatal kutatónak. Magadatok mérése és számítása, kutatások ipari és orvosi célú izotópok előállításához Érdeklődni: Ditrói Ferenc Napjainkban növekvő számú gyorsítón és növekvő mennyiségben állítanak elő orvosi célú és újabban a diagnosztikai radioizotópok mellett egyre több terápiás radioizotópot. Megnőtt az ipari/biológia célú radioizotópok jelentősége is, valamint szerteágazó kutatás folyik új izotópok bevonására és új nyomjelzett vegyületek előállítására. A Ciklotronalkalmazási Osztályon belül folyó magadat adatbázis témacsoporthoz kapcsolódóan a jelölt feladata lesz egyrészt bekapcsolódás a nagy mennyiségű mérési eredmények feldolgozásába, értelmezésébe és új adatok mérésébe, másrészt a fellelhető félempírikus és elméleti alapokon nyugvó programcsomagokkal való megismerkedés és használatuk elsajátítása. Ezek segítségével a mérési eredmények értelmezésének támogatása, valamint a létező szoftverek továbbfejlesztése. Vékonyréteg-aktivációs nyomjelzés Érdeklődni: Ditrói Ferenc A radioizotópok használata az iparban és az alkalmazott tudományokban egyre inkább elterjedt napjainkba mind a radioizotópok számát mind az előállított aktivitást illetően. A detektáló eszközök fejlődése azt is lehetővé tette, hogy egyes mérésekhez már a szabadforgalmú aktivitás alatti mennyiség használata is elegendő legyen. A feladatok: a folyó kopásvizsgálati célú kutatásokhoz kapcsolódóan a kísérleti eszköztár használatának elsajátítása és fejlesztése, a különböző feladatok optimalizálása a meglévő eszközökön, új eszközök és módszerek fejlesztése, a már használt és később bevezetésre kerülő izotópok adataink pontosítása és meghatározása, a módszer népszerűsítése előadások és tanulmányok formájában, a radioizotópos nyomjelzés felhasználási területének bővítése pl. a nano-anyagok irányába. Béta-sugárzó és PET izotópok előállítása radiogyógyszerek fejlesztéséhez Érdeklődni: Szűcs Zoltán Az intézet radiokémiai laboratóriumában olyan új radioizotópok előállítását fogja végezni a pályakezdő vegyész kollega, melyek potenciálisan alkalmasak radiogyógyszerek kifejlesztésére. Bekapcsolódik a 103Pd és 203Pb mint célzott radionuklidos terápiára alkalmas béta-bomló izotópok, valamint 64Cu PET izotóp ciklotronon történő termelésébe, feladata lesz módszert kidolgozni az izotópoknak a célanyagból való kémiai elválasztására, részt vesz az ezekkel az izotópokkal történő biológiailag aktív molekulák jelzésében. 2
Foto-ionizációs folyamat vizsgálata szabad atomokon és molekulákon Érdeklődni: Ricz Sándor Az atomfizikai folyamatok megértése (ionizáció, gerjesztés, illetve az ezt követő átrendeződés), az ezeket jellemző paraméterek és szimmetriatulajdonságaik tanulmányozása atomok, molekulák és szilárd minták esetében nagyon fontos, mind az alap, mind az alkalmazott kutatások szempontjából. A foton-anyag kölcsönhatások részleteinek feltárására, az elméleti modellek ellenőrzésére, nagy energiafelbontású szögfüggő fotoelektron-spektroszkópia módszert használunk a látható fénytől az XUV fotonenergia tartományig. A méréseket az ESA-22 spektrométerre alapozva a hamburgi szinkrotron nyalábján, illetve a Szegedi Egyetem TeWaTi csoport femtoszekundumos lézerén végeznénk. Pozitron-atom/molekula ütközések vizsgálata Érdeklődni: Kövér Ákos Jelenleg a mérések a londoni University College kutatóival együttműködésben Londonban folynak. Amennyiben megépül Debrecenben az új nagyáramú ciklotron, itthon is lehetőségünk lesz ilyen típusú kutatások végzésére, amelynek keretében a folytonos (ECC) és kötött (Ps) energiájú állapotba történő befogási folyamatot tervezzük vizsgálni atom- és molekulacéltárgyak esetében. A későbbiekben szeretnénk kiterjeszteni mérésinket a bonyolultabb szerves molekulák ionizációjának és fragmentációjának a vizsgálatára is. Összetett atomi ütközési folyamatok: többelektronos átmenetek, többszörös szórások, kvantum-effektusok; Alapvető kérdésfeltevésektől a sugárterápiás alkalmazásokig Érdeklődni: Sarkadi László <[email protected]> és Sulik Béla <[email protected]> Az ion – atom ütközések vizsgálata az egyik legjobb terep annak felderítésére, hogyan is érvényesülnek az alapvető természeti törvények az anyag felépítésében. Az ütközések nagy energiái lehetővé teszik egészen különös – a természetben nem, vagy csak nagyon kis eséllyel észlelhető - rendszerek vizsgálatát. Ilyen például a többszörös ionizációnak az az esete, amikor több elektron egyszerre, nagyon lassan, korrelált módon hagy el egy atomot. Ezzel a potenciálok és a részecskemozgások teljes dinamikájának mély összefüggései is tanulmányozhatók. Másik példa a gyors elektronok keletkezése ion-atom és ion-molekula ütközésekben az ún. Fermi-gyorsítás mechanizmusával, amelynek során egymáshoz közeledő ionok és atomok pingpongozhatnak egyegy elektronnal. Ez a mechanizmus komolyan járulékot adhat az erősen károsító másodlagos sugárzásokhoz, melyeknek alapvető szerepe van a sugárterápiás módszerekben. A kutatás nagyobbrészt az Atomki gyorsítóin zajlik, de nemzetközi együttműködésekhez is kapcsolódik. Felszín alatti vízben és talajban lévő klórozott szénhidrogének stabilizotóp-összetétele vizsgálata Érdeklődni: Palcsu László <[email protected]> A szerves szénhidrogének biodegradációjának nyomon követését a vegyületek stabilizotópösszetételeinek vizsgálatával a legcélszerűbb tanulmányozni. A biodegradáció során bekövetkező izotóparány-eltolódást az okozza, hogy a mikroorganizmusok által történő lebontás irreverzibilis folyamat, mely során az eltérő tömegű izotópokat tartalmazó molekulák kissé különböző affinitással vesznek részt. A nehezebb izotópok által létrehozott kémiai kötések felszakításához ugyanis kicsit nagyobb energiabefektetés szükséges, tehát a talajban vagy a talajvízben megmaradó
3
frakció dúsulni fog a nehezebb izotópokban. Ennek köszönhetően mind térben, mind időben követhetővé válik a biodegradáció sebességének monitorozása. A fiatal kutató feladata lesz a vizsgálati módszerek elsajátítása, adaptálása és fejlesztése. Mindezen kutatási munkák egy TÁMOP pályázaton valósulnak meg, ahol a résztvevő tagok által vizsgált minták elemzése és mért adatok értelmezése is feladata lesz a fiatal kutatónak. Korszerű ionnyaláb-analitikai módszerek alkalmazása archeometria és környezetkutatás területén Érdeklődni: Szikszai Zita <[email protected]>Szikszai Zita Az ionnyaláb-analitikai módszerek (protongerjesztéses röntgen- ill. gamma-emisszió (PIXE, PIGE), Rutherford-visszaszórásos (RBS) spektrometria, elasztikus előreszórás (ERDA), pásztázó transzmissziós mikrotomográfia (STIM) stb. napjaink korszerű, roncsolásmentes elemanalitikai eljárásai közé tartoznak. Pásztázó nukleáris mikroszondával fókuszált ionnyalábokra alapozva lehetővé teszik akár mikroszkopikus méretű minták nagyérzékenységű (1-100 µg/g) elemzését is, tipikusan 1 mikrométer síkbeli és 10-20 nm mélységi felbontással. Olyan stratégiailag kiemelt ágazatokhoz kapcsolódó kutatásokban alkalmazzák őket, mint pl. az anyagtudomány, orvosbiológia, geológia, környezetvédelem, ipar, és világszerte kiemelten szerepel az archeometriai vizsgálatokban is. A sikeres pályázó bekapcsolódik az ATOMKI Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriumában folyó mutidiszciplináris kutatásokba (http://iba.atomki.hu/projects.html), valamint részt vesz a hazai és nemzetközi együttműködések, valamint az EU FP7 CHARISMA infrastruktúra projekt által támogatott programok keretében végzett archeometriai vizsgálatokban. Légköri aeroszol tulajdonságaink és hatásainak vizsgálata ionnyaláb-mikroanalitikai módszerekkel Érdeklődni: Kertész Zsófia Napjainkban az egyik legaktuálisabb levegőkörnyezeti probléma városokban a légköri aeroszol, vagy hétköznapi nevén a szálló por koncentrációja. Az emberi egészségre gyakorolt negatív hatásuk, valamint a Föld sugárzási egyensúlyának alakulásában játszott szerepük miatt a légköri aeroszol-részecskék tulajdonságainak pontos, kvantitatív felmérése már nemcsak a kutatók számára fontos, hanem az egyes kormányok és hatóságok számára is (lásd 2008/50 EU direktíva). A kutatás célja városi, valamint beltéri (iskolai, munkahelyi, otthoni) aeroszol jellemzése, a magas légszennyezettségi periódusok feltérképezése, valamint az embert érő aeroszol-terhelés vizsgálata. A munka szervesen kapcsolódik az MTA Atommagkutató Intézetének Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriumában folyó légköri aeroszol-kutatáshoz. A jelölt feladata új mintavételi technikák bevezetése beltéri és személyi aeroszol vizsgálatokhoz, aeroszolminták összetételének meghatározása mikroanalitikai módszerekkel, aeroszolforrások feltérképezése statisztikai elemzés segítségével, valamint az aeroszol emberi egészségre gyakorolt hatásainak vizsgálata sztochasztikus tüdőmodellel végzett számításokon keresztül. Neogén vulkáni területek geokronológiai kutatása a Kárpát-Pannon Régióban Érdeklődni: Pécskay Zoltán A geológus végzettséggel rendelkező kutató feladata lenne az MTA ATOMKI K/Ar laboratóriumában az elmúlt évtizedekben nemzetközi együttműködések keretében folyamatosan végzett tudományos projektek folytatása. Tekintettel a kutatási téma interdiszciplináris jellegére, a geológus kollégának konkrét szerepet kellene vállalnia az adott földtani problémával kapcsolatos 4
terepi munkában, a kormeghatározásra alkalmas kőzetminták begyűjtésében, azok ásvány- és kőzettani vizsgálatában, a nagy tisztaságú ásványfrakciók mérésének előkészítésében, a K/Ar koradatok közös kiértékelésében és az eredmények nemzetközi folyóiratokban történő (angol nyelvű) publikálásában. A fenti feladatokkal kapcsolatosan módszertani fejlesztésekre van szükség, továbbá szükségszerűvé válik az alkalmazott mérési technika alapos ismerete, valamint a tudományos együttműködések bővítése az újabb kutatási területek bevonásával (izotóp geokémia, geofizika, szerkezetföldtan, stb.). A toron és bomlástermékei az épített környezetben Érdeklődni: Csige István A lakosság természetes eredetű forrásokból származó sugárterhelésének jelentős része származik a radon gáz bomlástermékeinek belégzéséből. Míg a Rn-222 izotóp esetében viszonylag megbízhatóak az ismereteink, addig nagy bizonytalanságok jellemzik a Rn-220 (toron) izotópnak az épített környezetben való előfordulására vonatkozó ismereteinket. Az alkalmazni kívánt fiatal kutató feladata ennek az izotópnak és a levegőben megtalálható alfa-sugárzó bomlástermékeinek az épített környezetben (lakások, munkahelyek) való térbeli és időbeli változásainak a vizsgálata. A feladat magában foglalja új, elsősorban maratottnyom-detektoros mérési módszerek kidolgozását és továbbfejlesztését, valamint a toronnak és bomlástermékeinek az emberi szervezetbe való bejutásának a becslését és dozimetriai értékelését. Új típusú elektronspektrométer fejlesztése és felületkutatási alkalmazása (kísérleti munka) Érdeklődni: Tőkési Károly A fiatal kutató az ATOMKI Elektronspektroszkópiai Osztályán dolgozna. Alkalmazása esetén egy új típusú elektronspektrométer - mely alkalmas lesz sík és hengeres szimmetriával rendelkező felületek vizsgálatára súrlódó beesés és megfigyelési szög mellett - fejlesztési, építési és bemérési munkáiban venne részt. Továbbá aktívan bekapcsolódna az osztályon folyó kísérleti munkákba: a) szilárd mintáról visszaszórt elektronok energiaveszteségi spektrumainak mérése, b) többrétegű minták vizsgálata, c) szigetelő, makroszkópikus méretű kapillárisok könnyű részecskékre (elektronokra) kifejtett terelőképességének vizsgálata. Mérni fogjuk az üvegkapillárison áthaladó elektronok szögeloszlását és az elektronterelés időfüggését. Terveinkben szerepel az emisszió során keletkező másodlagos elektronok vizsgálata is, amelyek akkor képződnek, amikor a kapillárisba belőtt elektronok beleütköznek a cső belső falába. Vékonyréteg szerkezetek készítése ALD technológiával Érdeklődni: Vad Kálmán A korszerű és magas színvonalú mintakészítési lehetőségek a modern anyagtudomány kutatási alapjait jelentik. A kutatómunka mintakészítéssel és a minták minősítésével kezdődik, ami elemösszetétel-meghatározást, szerkezet-analizálását, felületminősítést jelent. Az Anyagtudományi és Felületfizikai Laboratóriumunkban vékonyfilmek készítésével és a bennük végbemenő fizikai jelenségek tanulmányozásával foglalkozunk. A jelenleg rendelkezésünkre álló párologtatásos és porlasztásos vékonyfilmkészítési eljárások a közeljövőben kiegészülnek egy új technológiával, amellyel a vékonyfilmet atomi rétegekként lehet kialakítani. Ez az ALD (Atomic Layer Deposition) technológia. Az ALD lehetővé tesz atomi simaságú minták készítését, vagy különböző atomi feloldású rétegszerkezetek előállítását. Az így elkészített határfelületek egyrészt lehetővé teszik az atomi keveredési folyamatok tanulmányozását, másrészt a mai technológiai szemszögből nézve már szinte nélkülözhetetlen feltétel az alapkutatások számára is. SNMS/SIMS-XPS mérésekhez 5
ALD-vel előállított minták tanulmányozása komoly nanotechnológiai előrehaladást is jelent. Ezért a jelölt fő feladata az ALD technológia elsajátítása azon célból, hogy segítségével jó minőségű mintákat tudjon készíteni a kutatási feladataink teljesítéséhez, ami egyrészt a vékonyfilmnapelemekhez kapcsolódó kutatási programunk támogatását jelenti, de jelenti a laboratóriumunkban futó más kutatási projektjeinkben való részvételt is. Szintén a jelölt feladatai közé tartozik az említett más filmkészítési módszerek elsajátítása és az elkészített, vagy együttműködés keretében rendelkezésünkre álló minták teljes körű analizálása az SNMS/SIMNXPS berendezéssel. Elvárjuk a jelölttől a tudományos kutatási programjaink későbbi fázisaiban valóban aktív részvételt is. Protonnyalábos mikromegmunkálás / Nagy oldalarányú mikrostruktúrák létrehozása protonnyalábbal Érdeklődni: Rajta István A pásztázó nukleáris mikroszonda egyik legdinamikusabban fejlődő alkalmazási területe a protonnyalábos mikromegmunkálás. A módszer direkt írásos jellegéből adódóan lehetőség van szinte tetszőleges alakzat gyors besugárzására, pl. prototípusok, illetve litográfiai maszkok készítésére. A jelenleg kutatások folynak a mikrofluidikai eszközök (mikroszelepek, mikroturbinák) és kémiai mikroreaktorok létrehozása, illetve mikro-optikai eszközök kialakítása területén, de újszerű sejtbiológiai-orvosdiagnosztikai kísérletek is folyamatban vannak. A megmunkált anyagok igen sokfélék lehetnek, pl. szilícium, a legkülönbözőbb polimerek vagy üvegek. A pályázó feladata az alapkutatási jellegű kutatásokba való bekapcsolódás, illetve egyes részterületek művelése egyre nagyobb önállósággal. Relaxáció elméleti vizsgálata mágneses nanorészecske-rendszerekben Érdeklődni: Nándori István A relaxációs folyamatok vizsgálata mágneses nanorészecskékből álló rendszerekben több szempontból is érdekes. Például, a külső gerjesztő tér alacsony frekvenciás tartományában orvosi alkalmazások esetén (hyperthermia) a relaxació során felszabaduló energia maximalizálása a cél. Közepes frekvenciáknál, az MRI képalkotó berendezéseknél éppen fordított a helyzet. Ott az energiaveszteség csökkentése a feladat. Nagyfrekvenciáknál a relaxáció, radarral kapcsolatos vizsgálatokban bír gyakorlati jelentőséggel. A sokrétű alkalmazási lehetőség miatt a relaxáció vizsgálata mágneses nanorészecske-rendszerekben napjainkban is egy igen aktív kutatási terület. A jelen munka célkitűzése az eddig vizsgált egy részecske relaxációját leíró, izotróp esetre kapott eredmények anizotróp esetre való általánosítása, továbbá a kísérleti eredményekkel való közvetlen összehasonlítás céljából a megfelelő statisztikus leírás kidolgozása és alkalmazása. Töltött részecskék és fotonok kölcsönhatása atomokkal, molekulákkal és szilárdtestekkel (elmélet) Érdeklődni: Tőkési Károly A fiatal kutató az ATOMKI Elektronspektroszkópiai Osztályán dolgozna. Alkalmazása esetén egyrészt az osztályon végzett kísérleti eredmények (elektron veszteségi elektron spektroszkópia, röntgen foto-elektronspektroszkópia) kiértékelésébe, azok elméleti tanulmányozásába kapcsolódna be, részben az elmúlt húsz esztendő alatt kifejlesztésre került programok, részben az új fejlesztésű programok segítségével. Munkájához szorosan kapcsolódna alapvető ütközési folyamatok kiterjedt vizsgálata. A kutatásaihoz elsődleges gerjesztőforrásként töltött részecskék használatát tervezzük, mint például elektronokat vagy egyszeresen és sokszorosan töltött ionokat. De, mint az intézet 6
egyik lehetséges új kutatási iránya, elméleti vizsgálatai kiterjeszthetőek lesznek fotonokkal gerjesztett folyamatok vizsgálatára is. A céltárgypaletta is széles lesz, az egyszerű egyelektronos rendszerektől a sokelektronos atomokon és molekulákon át a szilárdtestekig. Az ütközési folyamatok leírására mind klasszikus mind pedig kvantummechanikai elvekre épülő módszereket fogunk használni. Megoldható kvantummechanikai problémák és alkalmazásaik Érdeklődni: Lévai Géza Az elmúlt évek során jelentős eredmények születtek a szakirodalomban az egzaktul megoldható kvantummechanikai feladatok területén. Az Elméleti Fizikai Osztályon elsősorban a Schrödingeregyenlet egzakt megoldásait vezették le különféle sémákat követve, különös tekintettel a problémák szimmetriáira. Visszatérő igény az így nyert elméleti és módszertani eredmények alkalmazása realisztikus fizikai rendszerekre. Ilyen alkalmazások már születtek például az atommagok alakfázisai közötti átmenetek leírása terén, amelyek keretében konkrét izotópláncok kísérleti spektroszkópiai adatait lehetett zárt elméleti formában értelmezni. A fiatal kutató feladata elsőként a módszertani munka megismerése lenne, majd pedig olyan kvantummechanikai rendszerek felkutatása, amelyek leírhatók az adott módszerekkel. Kvantumszíndinamika rácson Érdeklődni: Kovács Tamás György A nukleonokat felépítő kvarkok között ható erős kölcsönhatást a kvantumszíndinamika (QCD) elmélete írja le. A QCD nem csak a néhány kvarkból felépülő részecskék (hadronok) fizikai tulajdonságait, hanem a sok kvarkból álló összetett rendszerek termodinamikai viselkedését is képes megjósolni. Ilyenek például a manapság nagy érdeklődést kiváltó nehézion-ütközésekben kísérletileg tanulmányozott rendszerek. A jelölt feladata ilyen rendszerek numerikus vizsgálata diszkrét téridőrácson Monte Carlo módszerrel. A munkához az egyetemi fizikus képzésbeli tananyagon túlmenő ismeretekre is szükség van, főképp a kvantumtérelmélet és a numerikus szimulációk területén. Numerikus módszerek a sűrűségfunkcionál elméletben Érdeklődni: Kruppa András Sok részecskéből álló kvantumrendszerek alapállapotának leírására széleskörűen alkalmazzák az energiasűrűség funkcionál elméletet (EDF). A magfizikában például ez az egyetlen olyan módszer, amellyel az összes nehéz atommagot (részecskeszám > 100) kísérleti pontossággal leírhatjuk. A funkcionál konkrét alakja természetesen más és más az atom-, mag- vagy szilárdtestfizika esetén, de a megoldandó numerikus matematikai feladat ugyanaz. Az EDF elmélet alkalmazása során elliptikus parciális differenciálegyenlet megoldását keressük. Az EDF kiterjesztése során pedig még nehezebb problémával szembesülünk, hiszen csatolt parciális differenciálegyenlet-rendszert kell megoldani. Az eddigi vizsgálatok, szimmetriákat feltételezve, a független változók számát egyre vagy kettőre redukálták. A szuperszámítógépek és a programozható GPU-k megjelenésével most már lehetőségünk van az említett egyenletek megoldására három dimenzióban is. Az EDF egyenleteinek megoldására a véges differenciák vagy a véges elem módszert akarjuk használni. A szokásos eljárások mellett az egy dimenziós problémák során jó eredményeket adó Lagrange bázison alapuló eljárást ki szeretnénk terjeszteni több dimenzióra. A háromdimenziós rácson az elsődleges adatszerkezet egy nagy háromdimenziós tömb, amely lehetőséget ad a single instruction multiple data elvű párhuzamosításra. A tervezett vizsgálatok párhuzamosítás és/vagy szuperszámítógépek nélkül nem kivitelezhetőek. 7
