Kiváló eredmény az 56. Nemzetközi Fizikai Diákolimpián

Sarkadi Tamás, Szász Krisztián, Tasnádi Tamás

2026. július 4. és 12. között Bucaramangában (Kolumbia) rendezték meg az idei Nemzetközi Fizikai Diákolimpiát (IPhO). A versenyen majdnem 90 ország több mint 400 diákja vett részt. A magyar csapat a következő szép eredményt érte el:

Tóth Kolos Barnabás (Eötvös József Gimnázium, 12. oszt.) ezüstérem, felkészítő tanára: Varga Balázs;

Téti Miklós (Budapesti Fazekas Mihály Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium, 12. oszt.) ezüstérem, felkészítő tanára: Schramek Anikó;

Simon János Dániel (ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium, 11. oszt.) ezüstérem, felkészítő tanárai: Szentivánszki Soma, Deák Márta, Zsigri Ferenc, Gyertyán Attila;

Zádori Gellért (Szegedi Radnóti Miklós Kísérleti Gimnázium, 12. oszt.) bronzérem, felkészítő tanára: Mike Péter.

A csapat tagja volt még Erdélyi Dominik, de őt tiltott eszközhasználat miatt kizárták a versenyből.

Az IPhO-ra és az EuPhO-ra (Európai Fizikai Diákolimpia, beszámoló lapunk 2026. szeptemberi számában) a felkészülés szeptemberben kezdődött; Budapesten, Debrecenben, Pécsett, Szegeden és Székesfehérváron működött olimpiai szakkör. A jelenléti szakkörökön kívül az IPhO Hungary YouTube-csatornán elérhető videók és a MATFIN Alapítvány által gondozott, havi rendszerességű olimpiai iskola is segítette a felkészülést. A válogatás február végén a Kunfalvi Rezső Olimpiai Válogatóverseny online formában megrendezett fordulójával kezdődött, amelyen bárki részt vehetett. Összesen 42-en küldtek be dolgozatot, közülük 19 diák kapott meghívást a további fordulókra. A csapat kiválasztása online felkészítéssel, olimpiai iskolai oktatással és három villámversennyel folytatódott, majd a BME Fizikai Intézetében megrendezésre kerülő kétnapos döntővel zárult, ahol az olimpiai stílusú elméleti feladatok mellett egy mérési feladat is szerepelt. Mind a mérési, mind az elméleti döntő 4-4 órás volt. A verseny szervezésében Berke Martin, Sarkadi Tamás, Szász Krisztián, Széchenyi Gábor, Tasnádi Tamás vett részt. A csapatnak júniusban a BME Fizikai Intézetében mérési felkészítést tartott Sarkadi Tamás és Szász Krisztián, ahol korábbi válogatóversenyek mérési feladatainak elvégzésére és megbeszélésére volt lehetőség.

A csapat Sarkadi Tamás (BME Fizikai Intézet) és Szász Krisztián (BME Fizikai Intézet) csapatvezetőkkel, valamint Tasnádi Tamás (BME Matematikai Intézet) megfigyelővel július 3-án hajnalban indult Budapestről. Az utazási terv szerint repülővel két átszállással jutott volna Bucaramangába, de sajnos eggyel több reptér érintésével csak július 4-én, helyi idő szerint reggel érkezett meg. Szerencsére így is jutott elég idő az utazást kipihenni, mert a megnyitó csak másnap délelőtt volt. Ezt követően aznap délutántól a kísérleti forduló megbeszélése kezdődött, ami majdnem reggelig tartott. Július 6-án a versenyzők megkapták a mérési feladatokat, amelyek elvégzésére 5 óra állt rendelkezésre.

A mérési forduló három, egymástól független feladatból állt, amelyeket ugyanazzal az eszközzel kellett elvégezni (1. ábra). Az eszköz két koncentrikus hengerből állt. Mind a belsejébe, mind a két henger közé folyadékot lehetett juttatni. Ez utóbbi hőköpenyként szolgált. A kettős hengerhez hozzátartozott egy elektromos egység, amivel a belső térben lévő folyadékot tudták a diákok melegíteni, valamint kijelezte a belső nyomást, a külső légnyomást, illetve a belső és a külső henger hőmérsékletét. Ezen kívül használatos volt még egy hidraulikus modul a folyadék útjának szabályozására és a homogén hőmérséklet elérésére.

1. ábra

Elsőként a belső hengerbe elzárt levegő izochor állapotváltozását vizsgálták a versenyzők. A nyomás-hőmérséklet grafikon felvétele után az egyetemes gázállandó meghatározása volt a feladat. A második rész mindegyik magyar versenyzőnek ismert volt, ugyanis az ugyanilyen elven alapuló mérést a verseny előtti felkészítésben elvégezték. A belső hengerben lévő levegő mellett jelen lévő telített vízgőz nyomásának hőmérséklet-függését kellett vizsgálni úgy, hogy a diákok mérték a hengerben lévő gázoszlop magasságát hűlés közben. A Clausius–Clapeyron-egyenlet felhasználásával a cél a víz forráspont közeli párolgáshőjének meghatározása volt. A harmadik feladatban a diákok a két részben lévő folyadékot elválasztó falon kialakuló hővezetést tanulmányozták. A két rész hőmérséklete időbeli függésének mérésével a megadott utasítások alapján először a fal effektív hőellenállását, majd a falat alkotó akril hővezetési együtthatóját lehetett meghatározni. A magyar versenyzőknek a mérési feladat elvi szempontból nem okozott problémát, viszont az eszköz sajátossága miatt bőven adódtak technikai nehézségek. Sajnos a verseny idején nem volt jelen elegendő szakember, akik a hibák elhárításában segítettek volna, így 141 diáknak nem működött az eszköz (például rossz tömítés, nem működő fűtés), lényegében semmilyen mérést nem tudtak elvégezni. Ez egyetlen magyar csapattagot érintett is. A fennakadás eredményekre gyakorolt hatásának kezelésére a szervezők a résztvevők segítségével igyekeztek megoldást találni. Erre azonban csak az elméleti forduló megtörténte után került sor.

A csapatvezetők az elméleti feladatokat július 7-én vitatták meg, a tanulóknak pedig másnap volt 5 órájuk megoldani azokat.

Az elméleti forduló három feladatból állt. Az elsőben három független feladatot tűztek ki hidrosztatika, bolygómozgás és nemrelativisztikus ütközés témaköréből. A hidrosztatikai feladat egy olyan kocka egyensúlyát vizsgálta, ami két víztározót elválasztó fal nyílásában helyezkedik el. A következő feladat egy elektron-pozitron pár kötött és nem kötött pályán történő mozgásával foglalkozott, amihez lényegében a bolygómozgásnál megismert törvények felhasználására volt szükség. Az ütközéses feladatban egy ózonmolekula nyelt el egy fotont, aminek következtében egy oxigénatom és oxigénmolekula jött létre. A feladat annak a meghatározása volt, hogy az oxigénmolekula adott irányban történő haladásához mekkora minimális fotonfrekvencia szükséges. Összességében a feladat nem igényelt bonyolult fizikai ismereteket, viszont a paraméteres jelleg hosszú számolásokat követelt meg.

A második feladat témája a geometriai optika volt. Ha egy félhenger alakú tükörfelületre párhuzamos fénysugár esik, akkor a felületen történő visszaverődések következtében fényes sáv jelenik meg, ami a fénysugarak burkolója. Ezt nevezik kausztikának. Ezt a jelenséget egy bögre alján is megfigyelhetjük (2. ábra). Ebben a feladatban lépésenként juthattak el a versenyzők a jelenség értelmezéséhez. Először a többszörös visszaverődés feltételeit, majd egy, a félhenger tengelyébe helyezett hengeres tartályt mint napkollektoros tűzhelyet érő fénysugarakat kellett vizsgálni. Legvégül a kausztika létrehozásában fontos szerepet játszó, a félhengerhez egymástól kissé eltérő helyen érkező fénysugarak metszéspontjának kiszámítása volt a feladat. Ez a feladat sem igényelt sok fizikai ismeretet, legfőképpen egyszerű geometriai, koordináta-geometriai és szögfüggvényekkel kapcsolatos tudáson volt a hangsúly.

2. ábra

A harmadik feladat paramágneses anyag termodinamikájával, az adiabatikus lemágnesezéssel foglalkozott. Mágneses tér sorozatos adiabatikus csökkentésével elérhető, hogy az anyag hőmérséklete 1 K-nél jóval alacsonyabb legyen. Bevezetésként egy feszültségforráshoz kapcsolt paramágneses magú toroidtekercs energiaviszonyait kellett megvizsgálni, ha a mágneses indukció értéke kissé megváltozik. Ezt felhasználva a diákok az ideális gázra vonatkozó törvényeket párhuzamba állítva a paramágneses tórusz izotermikus és adiabatikus folyamataival foglalkoztak, majd a feladat egy fordított ideális Carnot-körfolyamatot tételezett fel a paramágnes mint hideg hőtartály (amivel folyékony héliumot hűtünk le) és egy állandó hőmérsékletű hőtartály között. Befejezésként ennek a hűtőgépnek a jósági tényezőjét kellett kiszámolni, ha több ciklus zajlik le. Ez utóbbi a korábbi feladatrészek megoldása nélkül is kitalálható volt. Talán ez a feladat tartalmazta a legtöbb fizikai gondolatot, valamint az analógiával próbált rámutatni arra, hogy egyes termodinamikai összefüggéseknek általános értelmezésük van.

A mérésben történt hiba hatásának kezelésére született néhány javaslat, amelyek közül az egyes országok vezetőiből álló nemzetközi bizottság egy külön ülésen a legjobbat igyekezte megszavazni. Ez kétféle esetet és az az alapján a jobb éremmel járó díjazást ajánlott. Egyik esetben a versenyző eredményét – a szokásos módon – úgy határozzák meg, hogy összeadják a mérési és az elméleti fordulóban szerzett pontszámot, és az eszerint megadott éremhatárok az irányadóak. A másik esetben – amihez más éremhatárok tartoztak – csak az elméleti feladatok megoldása során elért pontot veszik figyelembe. Ennek tudatában került sor a moderációra, ahol a csapatvezetők megvitatták a versenyzők végleges pontszámát.

A szakmai programok mellett szabadidős tevékenységekben mind a diákok, mind a csapatvezetők részt vehettek, melyek során eljutottak a Chicamochai Nemzeti Park varázslatos kanyonjába, egy délutánt eltöltöttek a koloniális építészeti stílusban gazdag Baricharában, meglátogatták Bucaramanga szomszédságában található Girón városát és a bucaramangai El Santísimo Parkot. Bucaramangát – a nagyjából 1000 méter tengerszint feletti magassága mellett – hatalmas hegyek vették körül, és napközben 22–26 \(\displaystyle ^\circ\)C-os hőmérséklet mellett magas páratartalom volt jellemző.

Július 11-én délután volt a versenyzők által várt díjkiosztó ünnepség. Simon János Dániel nem tudott részt venni az eseményen, mert Taskentbe utazott a Nemzetközi Kémiai Diákolimpiára (ahol végül bronzérmet nyert). A mérésben korábban említett problémák miatt a pontszámok alapján nem lehet rangsort állítani, viszont az éremtáblázat szerint Magyarország a három ezüst és egy bronzéremmel a 30. helyet foglalja el. A versenyen összesen 51 aranyérmet, 80 ezüstérmet, 97 bronzérmet és 65 dicséretet osztottak ki. Az idei olimpia győztese a dél-koreai Juha Oh lett, a legjobb mérési dolgozatért járó különdíjat pedig Kian Zarrabian (Irán) vehette át. Az ünnepséget követő vacsora utáni eseményzáró banketten sajnos sok ország – köztük Magyarország – nem tudott sokáig részt venni, mert másnap hajnalban már indult a busz a repülőtérre. A magyar csapat július 13-án délelőtt érkezett vissza Budapestre, szerencsére ekkor mindenféle fennakadás nélkül.

A jövő évi, 2027-es Nemzetközi Fizikai Diákolimpiát Szaúd-Arábia fővárosában, Rijádban rendezik meg július 4. és 12. között. A felkészüléssel és a csapatok kiválasztásával kapcsolatban minden információ megtalálható a fizika diákolimpiai szakkörök hivatalos honlapján:

https://ipho.physics.bme.hu.

Minden fizika iránt érdeklődő középiskolást arra biztatunk, hogy kitartó munkával készüljön a versenyekre, hiszen az IPhO nemcsak a világ legrangosabb fizikaversenye, hanem egy életre szóló élmény is, ahol a világ minden tájáról érkező, hasonló érdeklődésű fiatalok találkozhatnak.