Laboratorij za fiziko kompleksnih sistemov

vodja laboratorija: red. prof. dr. Samo Kralj
člani laboratorija: red. prof. dr. Nataša Vaupotič, doc. dr. Milan Ambrožič, doc. dr. Zlatko Bradač, doc. dr. Robert Repnik, doc. dr. Mitja Slavinec, doc. dr. Milan Svetec, doc. dr. Uroš Tkalec, prof. Dalija Jesenek, mag. Sarka Perutkova

Topološki defekti v nematični tekoče kristalni fazi. Njihov nastanek dobro opisuje Kibble-Zurkov mehanizem, ki opisuje razvoj topoloških defektov v Higgsovem polju po velikem poku.

Ambiciozni cilj fizike je modeliranje vseh opažanj v naravi. Ustrezno modeliranje omogoča kontrolo oziroma napovedovanje pojava, kar lahko večinoma preverimo eksperimentalno. V prvotnem obdobju so se fiziki osredotočali predvsem na ravnovesne pogoje in so se precej neuspešno spopadali z analitično nerešljivimi nelinernimi pojavi. Toda praktično vso obnašanje narave je nelinerno in praviloma daleč od ravnovesja (npr. človek je najbližje ravnovesju, ko umre). Posledično so bile fizikalne napovedi uspešne le za redke pojave v raznovrstni paleti naravnih dogodkov. Toda interval naravnih opažanj, pri razlagi katerih so fiziki uspešnih, se je začel dramatično širiti z razvojem računalništva. Dandanes fizika postopoma vstopa tudi na zanjo popolnoma netradicionalna področja, kot sta npr. sociologija in psihologija. Izkazalo se je, da kažejo raznovrstni pojavi, ki so navidez pogosto popolnoma različni, sorodno matematično (t.i. univerzalno) obnašanje. Slednje je tipična lastnost KOMPLEKSNIH SISTEMOV, ki predstavlja eno izmed modnih področij sodobne fizike.

Porozno steklo, katerega v raziskavah napolnimo s tekočim kristalom. Dobljen sistem uporabljamo za preučevanje fizike šibkega nereda v sistemih z zlomljeno zvezno simetrijo. Eksperimente izvajajo predvsem na IJS v Ljubljani in v Mariboru razvijamo teorijo.

Za kompleksne sisteme (KS) je značilno, da na njih vplivajo številni parametri, na katere se sistem odziva nelinearno. Njihovo obnašanje je v nekaterih primerih nepredvidljivo in izjemno raznovrstno. Slednji pogoji so med drugim bili ključni za nastanek življenja na Zemlji. Kot predstavnike kompleksnih sistemov omenimo mehke materiale, kompozitne materiale, različne biološke sisteme, civilizacije..., torej vsebujejo tako neživi kot živi svet. V njih igrajo pogosto ključno vlogo povezave med komponentami sistema, ki so lahko pomembnejše od vpliva detajlne strukture komponente. Slednji razlog je ključ do univerzalnega obnašanja, ki pogosto matematično povezuje povsem različne KS. Za primer omenimo teorijo samoorganizirane kritičnosti, ki uporablja sorodni matematični opis za potresne aktivnosti, vulkanske izbruhe, borzne dogodke, populacijo mest, napovedovanja pogostosti izgovorjenih besed, možganske aktivnosti, izumiranje živih bitij ter civilizacij, itd...

Intenziteta sipanja x-žarkov na mešanicah tekočih kristalov in nanodelcev. Eksperiment je bil izveden v Atenah, teorijo smo razvili v Mariboru.

Raziskovalno delo laboratorija

Člani laboratorija sodelujemo s številnimi uveljavljenimi skupinami doma in po svetu (Italija, Poljska, Romunija, Anglija, Ukrajina, Grčija, ZDA). Sodelujemo v številnih domačih in mednarodnih raziskovalnih projektih.

Temperaturno obnašanje specifične toplote tekočega kristala, ki je vgrajen v porozno steklo. Eksperiment je bil izveden na IJS v Ljubljani, v Mariboru smo razvili ustrezno teoretično razlago. Slika prikazuje rast domen pri nenadnem prehodu iz izotropne v nematično tekoče kristalno fazo. Rast domen dobro opisuje Kibble-Zurkov mehanizem, ki so ga razvili za opis dogodkov v zgodnjem vesolju (dinamika Higgsovega polja tik po Velikem poku).
 
Na sliki so prikazani topološki defekti na nematični lupini. Slednje naj bi v prihodnosti med drugim igrale podobno vlogo kot atomi v kristalnih strukturah. V tej analogiji topološki defekti ustrezajo valenci običajnih atomov. PhD Big Bang - KGB, v katerem pretežno igrajo člani laboratorija.

Spletno mesto za svoje delovanje uporablja piškotke. Več o piškotkih.