Kontrola kriostata

Dimitrije Pavlov i David Ðukić

 

Kriostat je uređaj koji je vrlo značajan kod eksperimenata u kojima je neophodno odžravanje veoma niskih temperatura. Zbog uticaja okoline u vidu zagrevanja, održavanje temperature se postiže pomoću vakuum pumpe koja izvlači paru helijuma iz kriostata i time smanjuje temperaturu u njemu i pomoću ventila na osnovu čije otvorenosti se brže ili sporije smanjuje temperatura. Na osnovu formulisanog modela koji detaljno opisuje fizičke zakone koji se pojavljuju u kriostatu urađena je simulacija sistema. Utvrđena je i validnost usled preklapanja teorijskih predviđanja i rezultata simulacije. Kontrolom otvorenosti ventila postignuto je da se željena temperatura održava tokom vremena sve dok se ne potroši helijum iz kriostata, što je i bio cilj ovog rada.

 

Kontrola kriostata

Ispitivanje efikasnosti grafena u zaštiti metala od atoma vodonika metodom molekularne dinamike

Milica Božanić i Kristina Nikolić

 

U ovom radu je ispitana efikasnost grafena u zaštiti bakra od atoma vodonika. U ranijim istraživanjima proučavana je hemijska interakcija između atoma vodonika i grafena (Ito et al. 2008), dok je u ovom akcenat na ispitivanjima mogućnosti za praktičnu primenu grafena u zaštiti metala. Napravljena je numerička simulacija za modelovanje sistema koji se sastoji od atoma bakra, vodonika i strukture grafena. Sistem je posmatran za tri različite inicijalne temperature grafena i deset različitih inicijalnih kinetičkih energija atoma vodonika. Utvrđeni su uslovi pri kojima vodonik difunduje kroz grafen, pri kojima se adsorbuje, tj. zakači na njegovu površinu, i pri kojima se odbija od njega, u zavisnosti od navedenih parametara. Definisana je granična vrednost koeficijenta difuzije. Ukoliko je koeficijent difuzije manji od te vrednosti grafen se može smatrati efikasnom zaštitom. Dobijeni rezultati pokazuju da inicijalna energija vodonika određuje efikasnost grafena kao zaštite, dok je zavisnost od temperature grafena na ispitanom opsegu slaba. Na manjim energijama grafen potpuno štiti bakar od atoma vodonika, dok sa povećanjem početne kinetičke energije vodonika nakon izvesnog praga ta efikasnost se smanjuje. Takođe, iznad određene vrednosti energije grafen je kao zaštita neprimenjiv, pošto svi atomi vodonika prodru do metalne pločice. Navedeni rezultati su za sistem posmatran u opštem slučaju, u kome su atomi vodonika slučajno raspoređeni i brzina im je usmerena u pravcu normale na metalnu pločicu. Istraživanje se može proširiti variranjem ovih parametara i određivanjem njihovog uticaja na vrednost koeficijenta difuzije.

 

Ispitivanje efikasnosti grafena u zaštiti metala od atoma vodonika metodom molekularne dinamike

Ispitivanje dinamike kvazičestica u neravnotežnoj superprovodnosti

Katarina Vukosavljević i Ivana Burmazović

 

U ovom radu bavile smo se modelovanjem dinamike relaksacije kvazičestičnih ekscitacija u superprovodniku i poređenjem dobijenih rezultata sa realnim eksperimentalnim podacima. Naš model zasniva se na difuzivnom transportu kvazičestica, gde su uračunati i članovi koji opisuju izvor ekscitacija i rekombinaciju kvazičestica. Za modelovanje izvora ekscitacija korišćen je poluprovodnički model tunelovanja kvazičestica kroz tunel spoj u superprovodnik. Dinamika relaksacije kvazičestica modelovana je pomoću dva pristupa koja su upoređivana: aproksimacije vremena rekombinacije i drugog, u kom brzina relaksacije linearno raste sa povećanjem broja kvazičestica. Na osnovu prvog pristupa dobijeni su rezultati koji se ne slažu sa eksperimentalnim podacima. Drugim pristupom potvrđena je korena zavisnost gustine stanja kvazičestica od struje pobude kao posledica kvadratnog modela relaksacije i dobijeno je veće slaganje sa eksperimentalnim rezultatima.

 

Ispitivanje dinamike kvazičestica u neravnotežnoj superprovodnosti

Detekcija kvantne uvezanosti korišćenjem POVM merenja sa primenom u komunikacionim protokolima

Vuk Vuković i Mia Mijović

 

Cilj ovog projekta su ispitivanje raspodela POVM merenja radi brže detekcije uvezanosti u kvantnom sistemu, kao i moguće primene dobijenih rezultata za verifikacioni protokol u kvantnoj komunikaciji. Ispitivana su separabilna i uvezana stanja do 13 kjubita. Simulacijom su određene raspodele separabilnih stanja, kao i raspodele pojedinih klasa uvezanih i slučajno generisanih uvezanih stanja. Dobijeni rezultati prikazuju specifične karakteristike pomenutih stanja, što omogućava klasifikaciju nekih od njih. Takođe, u skladu sa teorijskim predviđanjima, zaključuje se da se disperzije separabilnih stanja skaliraju sa recipročnom vrednošću kvadratnog korena broja kjubita u posmatranom sistemu. Sa druge strane, disperzije uvezanih stanja se skaliraju sa recipročnom vrednošću broja kjubita koji čine posmatrani sistem. Potencijalna primena podrazumeva korišćenje uvezanih stanja, zajedno sa dobijenim rezultatima, za izradu protokola za prenos verifikacionog ključa prilikom komunikacije. Osmišljen je princip rada protokola, kao i jedna od mogućih implementacija u budućnosti. Primalac verifikacionog ključa na osnovu rezultata POVM merenja zaključuje u određenom pragu pouzdanosti da li postoji treće lice koje prisluškuje komunikaciju. Prednost ovog metoda jeste verifikacija sigurnosti iz malog broja kopija stanja i sistema srednje veličine.

 

Detekcija kvantne uvezanosti korišćenjem POVM merenja sa primenom u komunikacionim protokolima

Van der Pauwov metod na uzorku sa izolovanom rupom

Milica Božanić, Kristina Nikolić

Van der Pauwov metod se koristi za izračunavanje otpora i Holovog koeficijenta dvodimenzionalnog čvrstog metalnog homogenog uzorka proizvoljnog oblika. Međutim, ukoliko uzorak sadrži izolovanu rupu, tada se na njega može primeniti modifikovani Van der Pauwov metod kako bi se utvrdilo postojanje te rupe. U ovom radu proučavano je kolika je najmanja veličina rupe koja može biti detektovana na ovaj način. Dobijeni rezultati pokazuju da najmanja kružna rupa koja može biti detektovana zauzima 0.56% od ukupne površine uzorka, a rupe koje imaju oblik pukotine mogu biti detektovane ako zauzimaju više od 0.05% površine. Zaključeno je da veličina rupe koja može biti detektovana zavisi od njenog oblika, pa samim tim i vrednost dobijena za uzorak sa pukotinom nije ista za sve pukotine, zavisi od njenog oblika, odnosno širine i dužine. Ovakav modifikovan metod može se koristiti za brzo i efikasno detektovanje defekata u materijalu.

Van der Pauwov metod na uzorku sa izolovanom rupom

Usporavanje svetlosti upotrebom elektromagnetno indukovane transparencije u višeslojnoj sfernoj kvantnoj tački kaskadne energetske konfiguracije

Marko Šušnjar, Katarina Petrović

U ovom radu je proučavano kako spoljašnji uslovi (pritisak i temperatura) utiču na pojavu elektromagnetno indukovane transparencije i na grupnu brzinu svetlosti u višeslojnoj sfernoj kvantnoj tački različitih dimenzija sa prisustvom primesa. Korišćena je zavisnost efektivne mase elektrona i energetskog procepa od pritiska i temperature. Proučavani su sistemi sa tri i četiri energetska nivoa kaskadnog tipa i određivani indeks prelamanja i apsopcije. Talasne funkcije i svojstvene vrednosti energija su određivani numerički, shooting metodom. Dobijeno je da je svetlost moguće usporiti do malih brzina, čime je postignut željeni efekat, ali i da se pri određenim frekvencijama lasera javlja superluminalno kretanje.

Usporavanje svetlosti upotrebom elektromagnetno indukovane transparencije

Spontana sinhronizacija dva zvučna izvora – cevi orgulja i zvučnika

Ivana Burumazović, Katarina Vukosavljević

Sinhronizacija je pojava izjednačavanja faza i frekvencija oscilovanja dva ili više oscilatora pod uticajem međusobne interakcije. Sinhronizacija svetlosnih impulsa svitaca, respiratornog sistema sa radom srca ili aplauza publike, su samo neki od velikog broja primera pojave sinhronizacije sa kojima se susrećemo u svakodnevnom životu. Još u 19. veku uočena je pojava sinhronizacije dve cevi orgulja bliskih frekvencija oscilovanja. U ovom radu se eksperimentalna postavka sastoji od jednog zvučnika i jedne cevi orgulja. Frekvencija zvučnika je menjana, dok je sopstvena frekvencija cevi orgulja određena njenim fizičkim karakteristikama (dužinom, širinom, oblikom). Cilj rada je bio da se odrede minimalna i maksimalna frekvencija zvučnika pri kojima se cev orgulja sinhronizuje sa zvučnikom. Merenje je vršeno za različite razlike jačine tona emitovanog sa zvučnika i cevi orgulja. Dobijeni rezultati ukazuju da se pri većim razlikama jačine tona dobija širi frekventni opseg u kojem dolazi do sinhronizacije.

Spontana sinhronizacija dva zvucna izvora-cevi orgulja i zvucnika

Multipleks mreža naučnih kolaboracija

Isidora Rapajić

U ovom radu predložena je analiza kolaboracionih mreža iz ugla multipleks reprezentacije. Multipleks mreže predstavljaju novi način reprezentovanja i analiziranja kompleksnih sistema. Formirana je multipleks mreža naučnih kolaboracija na osnovu naučnih radova preuzetih sa arXiv.org. Mreža ima 30 slojeva, a svaki sloj odgovara mreži kolaboracija jedne od matematičkih disciplina. Izvršena je pojedinačna i kolektivna analiza slojeva multipleks mreže. Na osnovu ispitivanja distribucije stepena čvorova i najkraće prosečne putanje, pokazali smo da slojevi multipleks mreže imaju osobine scale-free i malog sveta (eng. small-world). Takođe, utvrdili smo da algebarska topologija i kvantna algebra, spadaju u jedne od „najsocijalnijih” matematičkih disciplina na osnovu koeficijenta asortativnosti. U ovom radu, uvedene su mere strukturne similarnosti među slojevima i među čvorovima multipleks kolaboracione mreže. Na osnovu njih je izvršena klasifikacija i grupisanje matematičkih disciplina i matematičara. Za pojedine grupe disciplina, dobijene isključivo na osovu strukturnih sličnosti između slojeva multipleks mreže, pokazano je da se slažu sa već postojećim klasifikacijama. Ovakava kolektivna analiza slojeva multipleks mreže je pokazala veliku prednost u odnosu na već postojeće standardne načine analiza mreža.

Multipleks mreza naucnih kolaboracija

Merenje odnosa grananja Higsovog bozona na dva Z bozona

Jelena Ristić, Nikola Maksić

Cilj ovog rada bio je merenje odnosa grananja Higsovog bozona na dva Z bozona kako bi se utvrdilo koliko često se taj proces dešava u prirodi. Korišćeni su podaci iz CERN-a dobijeni simulacijom budućeg eksperimenta CLIC na energiji od 3 TeV. Pri sudaru snopa e+ i e– posmatran je događaj u kome se W+W– fuzijom dobija Higsov bozon, pri čemu se on dalje raspada po jednačini $H \to ZZ^* \to q\overline{q} l^+l^-$. Primenom multivarijantne analize u okviru koje je korišćen BDTG metod dobijeni su rezultati za odnos grananja (4.30±0.09)%. Ovi rezultati doprinose preciznijem određivanju osobina Higsovog bozona pri interakcijama sa drugim česticama.

Merenje odnosa grananja Higsovog bozona na dva Z bozona

Konstrukcija optičkog sistema upotrebom genetskog algoritma

Ivana Stojiljković

Cilj ovog rada je konstrukcija optičkog sistema koji bi bio pogodan za korišćenje kao objektiv u kameri ili u fotoaparatu. Objektiv koji je konstruisan ne poseduje zum tj. ima fiksnu žižnu daljinu. Algoritam koji je izprojektovan funkcioniše tako što za zadatu žižnu daljinu pronalazi raspored i karakteristike sočiva koja sačinjavaju optički sistem sa žižnom daljinom približnom zadatoj i minimalnom sfernom aberacijom. Za simuliranje optičkog sistema korišćen je matrični pristup geometriskoj optici. Sistem sa najboljim karakteristikama je dobijen upotrebom genetskog algoritma. Kao rezultat dobijeni su objektivi koji su sačinjeni od dva ili tri sočiva čija se žižna daljina razlikuje za manje od 0.01% od zadate i kod kojih je sferna aberacija minimalizovana, što znači da je istog reda veličine kao i kod već postojećih objektiva. To nas dovodi do zaključka da su rezultati dobijeni ovim metodom upotrebljivi u komercijalnoj proizvodnji.

Konstrukcija optickog sistema upotrebom genetskog algoritma