Hírek

Hírek

Az ELI ALPS a jövőt formálja, ezért sosincs befejezve – Fény napi interjú Dr. Varjú Katalinnal

A fény nemzetközi napja előtt Dr. Varjú Katalinnal, az ELI ALPS tudományos igazgatójával beszélgettek az SZTE munkatársai.


Az ELI ALPS a jövőt formálja, ezért sosincs befejezve – Fény napi interjú Dr. Varjú Katalinnal

 

A szegedi ELI ALPS lézeres kutatóintézet nevében az attoszekundumos (10-18 s) időtartamú fényimpulzus szerepel, de a fény-anyag kölcsönhatások fizikájában már a még rövidebb, zeptoszekundumos (10-21 s) tartomány lehetőségeit is kutatják. Miközben az ELI a világ első lézeres felhasználói létesítményként kezd üzemszerűen működni, vagyis világszínvonalú berendezésein felhasználó kutatók kísérleti projektjeit fogadja, egyúttal a jövőbe mutató fejlesztési irányokon is gondolkodnia kell. A fény nemzetközi napja előtt Dr. Varjú Katalinnal, az ELI ALPS tudományos igazgatójával beszélgetett Panek Sándor, az SZTE munkatársa.

 

– Erre a fény napi interjúra készülve jutott eszembe, vajon az ELI ALPS kutatóközpontot körülvevő szegedi közönségnek mennyi tudása lehet a fényről. Ha a középiskolában tanultunk is klasszikus optikát, a lézerfizika és a nemlineáris vagy főleg a relativisztikus optikai jelenségek zavarba ejtően ismeretlenek. A mai középiskolások sem tudnak többet erről a tudományterületről? Nem érzi úgy, hogy az ELI ALPS valójában egy tudássziget Szegeden?

– Szeged a napfény városa, tehát a helyi közösségnek a fényről biztosan van tapasztalata, tudása. A lézerfénnyel kapcsolatban is számos tapasztalati tudása lehet az embereknek, hiszen a mai világban alig van lézer-mentes technológia; a lézerek sokféle funkciót látnak el a gyártásban, orvoslásban, kommunikációban. Viszont a lézerek fizikája és a kutatásban való alkalmazhatóságuk már lehet, hogy kevéssé ismert terület. Az országban már most érezhető fizikatanár hiány van, és azok száma, akik ezt a szép szakmát választják évről évre csökken. Emiatt az átadható fizika tudás mennyisége is csökken.

A fizika munkaigényes tudomány. Ahhoz, hogy valaki megértsen egy jelenséget, összetetten kell gondolkodnia, az összefüggéseket fel kell ismernie, és jó matematikai alapokra van szüksége ahhoz, hogy a megoldást meg tudja találni. A munka gyümölcse persze az, hogy megértjük, sőt előre jelezni tudjuk a minket körülvevő világ változásait, mozgásait. A fizika ismerete, a fizikai gondolkodás csodálatos eszközt ad a kezünkbe, amiért szerintem érdemes erőfeszítést tenni, a fizikát megtanulni, megérteni. Az iskolai fizika- (és természettudományos) órák csökkenő száma mellett a látványos kísérletekre, és az elemző megértésre egyre kevésbé marad idő, ez is okozza, hogy a fiatalokat egyre kevesebb számban varázsolja el a tudomány. Az ELI oktatási hatást elsősorban a felsőoktatásban fejt ki, nem feladata a közoktatás, de kollégáim közül sokan szívügyünknek tekintjük, hogy minél több fiatalt avassunk be a tudomány varázslatos világába. Ezért hoztuk létre a Fókusz ismeretterjesztő látogatóközpontot, ezért tartunk minden év augusztusában tanári továbbképzést, ahol az érdeklődő tanároknak megmutatjuk, miért érdekes a fény fizikája; és idén második nyáron lesz középiskolásoknak meghirdetett egy hetes táborunk.

 

Dr. Varjú Katalin fizikus, az ELI ALPS tudományos igazgatója. Fotó: Volford Ákos

 

Nem érezzük tehát, hogy szigetszerű lenne bármi az ELI-ben, hiszen Szegeden nagyon sok tudás van jelen, ebbe a hálózatba illeszkedünk mi is. A Szegedi Tudományegyetem számos karával, intézetével van együttműködésünk – természetesen legerősebb a Fizika Intézettel; illetve a Szegedi Biológiai Kutatóközponttal is vannak közös projektjeink. A Kutatók Éjszakáján, a Fizika napján és a most következő Fény napján is igyekszünk a minket körülvevő közösségnek bemutatni a tevékenységünket. Egyszóval, nem szeretnénk sziget lenni, hanem azt szeretnénk, hogy a szegediek ismerjék és büszkék legyenek az ELI-re.

 

– Az ELI berendezésein már hosszabb ideje kutatás-fejlesztés folyik, de az intézet rövidesen felhasználói létesítményként is a teljes működés fázisába lép. Milyen területeken várnak kutatókat?

– A szegedi ELI ALPS, vagyis az ELI Attoszekundumos Fényimpulzus Forrás kutatóközpont, mint a neve is mutatja, nem pusztán lézerekkel foglalkozik. Az intézetben a lézereket arra használjuk, hogy a segítségükkel a különlegesen nagy intenzitású fény és az anyag kölcsönhatásait kutassuk, és rendkívül gyors jelenségeket vizsgáljunk. Az ELI nevében szereplő attoszekundumos forrás 10-18 másodperc nagyságrendű, hihetetlenül rövid impulzusokból álló, fókuszált, nagy intenzitású fényt jelent. Ezeket a lézer- és fényimpulzus-forrásokat az ELI missziója szerint a hozzánk pályázó kutató-felhasználók számára biztosítjuk különböző fizikai, kémiai, anyagtudományi, biológiai vagy orvostudományi kísérletekhez. E különleges forrásokhoz persze kiváló lézerek kellenek, ezért az ELI-ben lézerkutatást is végzünk. A lézereink különleges osztályú impulzuslézerek, amelyek nagyon rövid impulzusú, nagyon nagy csúcsteljesítményű nyalábokat állítanak elő. Ezeket a berendezéseket elsősorban szerződött partnerek tervezték és építették, de a lézerek tovább fejlesztésében, a lézerek üzemeltetésében a mi kutatóink is részt vesznek.

 

Új lendületre várva

Találtam egy 17 évvel ezelőtti publikációt, amelyben Gérard Mourou professzor és társai a lézeroptika jövőjével foglalkoznak. Ő ugyebár lézeres témában kapott fizikai Nobel-díjat, és szerepe volt az ELI létrejöttében is. Azt jósolta 2006-ban, hogy a lézerimpulzusok fókuszált intenzitásának fejlődése 2020 körül közel jár majd a zettawattos osztályhoz. Erre tart a lézerfizika?

– Erre, de nem éppen azzal a tempóval… A publikáció prognózisa szerint sokkal meredekebben emelkedett volna a lézerek csúcsintenzitása, mint ahogy az a valóságban történt. A fejlődés üteme nagyon gyakran olyan, hogy egy meredek emelkedést stagnálás követ: amikor egy technológiai újítást találnak, akkor meredek a növekedés, egészen addig, amíg ki nem aknázzuk a lehetőségeit. Pont ez látszik az ábrán is: az 1960-as évek első felének meredek emelkedését megtorpanás követte. Ezután az 1985-ben publikált újítás, Gérard Mourou és Donna Strickland később Nobel-díjjal elismert találmánya, a fázismodulált optikai impulzusok erősítése (CPA, Chirped Pulse Amplification) adott újabb lendületet a fejlődésnek. Ez a csörpölt lézerimpulzus-erősítés azt jelenti, hogy az ultrarövid lézerimpulzust előbb időben megnyújtják, és így erősítik fel, majd a megnövelt energiájú impulzust összenyomják az eredeti időtartamára. Az újítás megoldotta az addig kezelhetetlen csúcsteljesítmény problémáját, hiszen az impulzushossz kinyújtása az erősítés idejére (amikor számos optikai elemen halad keresztül) csökkenteni tudta a túlságosan nagy teljesítményt, megelőzve az optikai elemek roncsolását. A CPA után valóban megindult a meredek növekedés, de amit azóta tapasztalunk, az inkább egy laposabb, letört emelkedés, ami a telítődés felé megy. Nagyon vár a lézerfizika egy újabb nagy lendületre.

 

Forrás: u-szeged.hu

 

– Szabó Gábor professzor szokta emlegetni, hogy irigyli az elméleti fizikusokat, akik úgy kezdik a munkát, hogy „tételezzük fel, hogy van egy erős lézerünk” – miközben az ELI-ben évekbe telt erős lézereket építeni. Lehet azt mondani, hogy a lézeres fizika tipikusan kísérletes tudomány, amelyet a technológiai újítások visznek előre?

– A lézer alapgondolatát, vagyis azt, hogy kényszerített emisszióval nagyon speciális tulajdonságú fényt lehetne előállítani, Albert Einstein 1917-ben írta le. Ehhez képest az első működő lézert 1961-ben építették meg. A lézerfény keltésének az a feltétele, hogy az aktív közegben több atom legyen a magasabb energiájú gerjesztett állapotban, mint az alapállapotban, vagyis úgynevezett populációinverzió jöjjön létre. Ez nem természetes állapota az anyagnak, megfelelő módszer kellett az előállítására. Megvolt az elvi lehetőség, az elmélet, és ezután 40 évet kellett várni a megvalósításra, mert hiányzott a technológia. A lézerfizika fejlődése innentől rohamosan haladt, mint az ábra is mutatja. De ez nem csak a lézerek esetében van így! Az elmélet, vagy az alapkutatásból származó eredmények gyakran csak évtizedek múltán jutnak el arra a szintre, ahol konkrét alkalmazásuk lehet. Az ELI intézetek lézerei a világ lézerfizikájának fejlődési ütemében épülnek, és a fejlődés nem áll meg, amit ma erős lézereknek titulálunk, azok egy évtized múlva lehet, hogy már nem lesznek azok.

Az elméleti és kísérleti fizikusok eltérő kihívásokkal szembesülnek, és a felfedezés élménye is különböző. Van, akinek az egyik, van, akinek a másik tevékenység okoz több örömet, és a két típusú kutatás együtt, egymást erősítve vezet eredményre. Én próbáltam az elméleti fizikát is, annak is megvannak a maga szépségei, de a nehézségei is.

 

– A csörpölt lézerimpulzus-erősítés ma már bámulatosan egyszerű ötletnek tűnik, amire akárki gondolhatott volna.

– Utólag könnyű azt mondani, hogy milyen egyszerű az ötlet. Lehet, hogy többeknek eszébe is jutott, de megvalósítani, kísérletileg igazolni Mourou professzornak és kollégájának, Donna Stricklandnek sikerült. Egy olyan publikációnak, ami nemcsak az ötletet, hanem a megvalósítást írja le, sokkal nagyobb tud lenni az impaktja, ezért a kutatók addig nem írnak le sejtéseket, amíg nem tudják igazolni. Így utólag nem tudhatjuk, hogy ki mindenki gondolt erre az ötletre. Spekulációkból ritkán keletkezik nagy cikk, kivéve persze, ha az embert Gérard Mourou-nak hívják, aki már bizonyított, mert akkor így is lehet sokat hivatkozott cikket írni. Az élet sok területén kellenek vizionárius kutatók, Gérard Mourou egyértelműen ilyen, és a lézeres területen sokat köszönhetünk neki. Persze, a technológiának utol is kell érnie a vizionáriusokat.

 

Exawatt és zeptoszekundum

 

– A zettawattos csúcsteljesítmény még messze van?

– Vegyük jobban szemügyre a mennyiségeket! A lézerimpulzus energiáját joule-ban (J) mérjük, ezt elosztva az idővel (amíg a fényfelvillanás tart), megkapjuk a lézerimpulzus wattban (W) mért teljesítményét; jelenleg a szegedi ELI legnagyobb csúcsteljesítményre tervezett lézere 2 petawattos (2x1015 W), a Bukarest mellett épülő ELI-lézer pedig 10 petawattos osztályú lesz. Ez, ugye még messze van a zettawattos osztálytól (milliószorosan); a peta és a zetta között még ott van az exa: jelenleg az exawattos csúcsteljesítmény elérése a lézertechnológia célja. 1985 után megoldódott ugyan a túl magas csúcsteljesítmény problémája, de az impulzusok átlagteljesítményének szintjén maradt egy másik korlát. Gondoljunk bele: a lézerrendszerben lévő tükröknek lehet nagyon magas, 99,8%-os reflexiója; ha a rájuk eső lézernyaláb energiájából 0,2% elvész, talán észre sem vennénk. Csakhogy a különösen magas átlagteljesítményű lézerek esetén ez a veszteség nagy energiát jelent, ami erősen fűteni fogja az optikai elemeket. Ráadásul a lézerimpulzus-nyaláb keresztmetszeti profilja nem homogén, a közepén erősebb, mint a szélén, ezért a fűtés sem lesz egyenletes, ami miatt a síktükrök lencseként funkcionálnak. A csúcsteljesítmény további növelésére született már elgondolás, de a megvalósításra még várni kell. Az a lényege, hogy ne a lézerimpulzus energiáját próbáljuk tovább növelni, hanem az impulzusok idejét rövidítsük le még jobban. Mourou professzornak erről az az elképzelése, hogy ha a lézer energiájával nagyon jó hatásfokkal attoszekundumos (10−18 s) impulzust keltünk – a lézerimpulzussal keltett plazmaoszcilláció segítségével – akkor ilyen módon akár a közeljövőben előállíthatnánk egy exawattos csúcsteljesítményű impulzust.

 

Forrás: u-szeged.hu

 

– Lehetséges még az attoszekundumosnál is rövidebb fényimpulzusokat kelteni? Hiszen már az attoszekundum is töredéke annak az időnek, ami alatt a fény egy hullámhosszt megtesz.

– Egy hullámcsomag, mint például a fényimpulzus nem lehet rövidebb, mint a központi hullámhosszból 1 ciklus. A látható fény esetében ez 1-2 femtoszekundum (10-15 s). Attoszekundumos impulzusok keltéséhez ezért először is rövidebb hullámhosszú, nagyobb frekvenciájú fényt kell előállítani. A látható fénynél 40-szer nagyobb frekvenciájú (felharmonikus) fényből már lehet attoszekundumos impulzust létrehozni. Ez úgy történik, hogy a nagy intenzitású lézernyaláb kölcsönhatásba lép nemesgáz atomokkal, és a nagyon intenzív tér hatására a gázmolekulákról elektront szakíthatunk le. Ha egy ilyen elektron vissza tud térni az iontörzshöz, akkor befogódhat, és a lézertérben nyert energiája egy nagyobb energiájú (nagyobb frekvenciájú) foton kibocsátására fordítódik. Tehát az attoszekundumos fényimpulzus az eredeti lézerimpulzus magas harmonikusaiból áll, így lehet jóval rövidebb, mint a lézer periódusideje. Ha a lézerimpulzusnak a 40. felharmonikusát keltjük, akkor az negyvenszer rövidebb hullámhosszt jelent. A felharmonikusok rendjének növelése elvileg korlátlan, csak a keltési hatásfok csökken drasztikusan. A mostanában elérhető legrövidebb attoszekundumos impulzusokat az extrém ultraibolya és a lágy röntgen spektrális tartomány magas harmonikusaiból szintetizáljuk. Innen szeretnénk továbblépni, hogy a felsőbb röntgen tartományban is keltsünk magas harmonikusokat. Ezzel tovább rövidülhet a fényimpulzus hossza, és a zeptoszekundumos időtartamú fényforrás is elérhető lehet. Persze itt is van korlátozó tényező, hiszen sok atomnak kell részt vennie a keltésben, hogy számottevő mennyiségű felharmonikust kelthessünk, és az elemi hullámok összeadásánál fontosak a fázisviszonyok is: a középiskolában is tanuljuk, hogy a hullámok összeadáskor erősítik vagy gyengítik egymást.

Az attoszekundum, mint mértékegység a magasharmonikusok tanulmányozása nyomán került be először a tudományos kommunikációba a 1990-es években, majd a köztudatba a „tudományos” filmsorozatoknak (Flash, Big Bang Theory) köszönhetően. 2020-ból való a legújabb eredmény: egy 247 zeptoszekundum (10-21 s) hosszú folyamatot sikerült megmérni; ezt még interferenciából következtették ki, vagyis ez nem közvetlen mérés, de egy új időskálán kezdhetünk el vizsgálódni, és valószínűleg rövidesen ezt a tartományt is meghódítják majd a fényimpulzusok.

 

Fotó: Volford Ákos

 

 

– Van már konkrét elképzelés e zeptoszekundumos impulzusok keltésére?

– Az exawattos csúcsteljesítmény kapcsán már korábban említett plazmaoszcilláció lehet a megoldás. Ez a folyamat is lehetővé teszi magas harmonikusok keltését. Képzeljük el a plazmafelszínt, amelyet a lézer elektromos erőtere előre-hátra rángat, attól függően, hogy a térerősség éppen befelé vagy kifelé mutat a felületre merőlegesen. Ez valójában egy mozgó tükör, amiről a lézerfény visszaverődik. Miközben pedig mozog, hasonlóan a vonat hangjához, amelyet közeledéskor magasabb, távolodáskor alacsonyabb frekvenciával hallunk, a Doppler-effektus miatt a lézerfény frekvenciája is változik. Ez komplex folyamat, mert a lézer egyrészt rezgeti a plazmatükröt, másrészt pedig visszaverődik róla. Ilyen eljárással nincs természetes korlátja annak, hogy milyen magas felharmonikusokat lehet kelteni. A kihívás az, hogy a minél nagyobb lézerintenzitás miatt minél intenzívebb plazmaosszcillációt kell létrehozni. Ezt az elrendezést az ELI nagyintenzitású petawattos lézerének alkalmazásával tervezzük megvalósítani.

 

– Hogyan lesz ebből magas csúcsteljesítmény, ha a felharmonikusokban a keltő lézer energiája szétosztódik?

– A gázokkal keltett attoszekundumos impulzusoknak valóban nagyon alacsony a hatásfoka, a lézer energiájának mindössze 10-5-öd része konvertálódik át az attoszekundumos impulzusba. Ha a lézerimpulzus energiája százezred részére csökken, és az impulzushosszt csupán század részére tudjuk csökkenteni, akkor a csúcsteljesítmény kisebb lesz. Ugyan a fókuszálhatósága, vagyis a fókuszfolt területe kisebb az attoszekundumos impulzusnak, de az elérhető csúcsintenzitás még nem tudja meghaladni azt, ami a lézerekkel elérhető. Ezzel szemben a plazmaharmonikusoknál a szimulációk akár 1-2 százalékos hatásfokot is elérhetőnek jeleznek, bár ennek még kevés kísérleti bizonyítéka van, ezért is nagyon fontos a jelenleg általunk installált egyik berendezés. Ha plazmaharmonikusok keltésével az energia 1-2 százalékát meg tudnánk tartani az impulzusban, és az impulzushosszt pedig százezred részére csökkentjük, akkor a csúcsteljesítmény jelentősen növelhető. Jelenleg ez a javaslat látszik alkalmasnak az exawattos csúcsintenzitású impulzus előállítására, nem pedig az, hogy a petawattos osztályú lézert fejlesszük tovább exawattossá.

 

A világ első lézeres felhasználói létesítménye

 

– Egy ekkora beruházáshoz, mint az ELI, a berendezések tervezésekor a jövő igényeit is előre kellett látni. Mit vettek alapul?

– Az ELI kutatóintézetek építését és kutatástechnológiai berendezéseinek megrendelését egy előkészítő fázis (Preparatory Phase 2006-2010) előzte meg, amiben 40 kutatóintézet összefogásával egy Nagykönyv (White Book) készült el. Az ELI kutatási területeit, a megrendelendő lézerek főbb tulajdonságait ez a tanulmány írja le, nemzetközi összefogás alapján a kollektív bölcsesség határozta meg.

 

– Az ELI mostani állapotában milyen mértékben jövőbiztos?

– A kutatás sosem biztos, ha előre tudnánk egy kísérlet eredményét, miért is kellene elvégezni? A kutatás sokkal inkább a jövőt, a jövőről alkotott képünket formálja. És a kutatás, a kutatási berendezés sosincs befejezve, mindig fejlődik, fejleszteni kell. Egy kutató számára furcsán hangzanak azok a kérdések, hogy mi lesz most, amikor az ELI lézerei „készen vannak”, és üzemelésbe váltunk. Van persze egy pillanat, amikor a beruházási fázist a finanszírozás természete miatt le kell zárnunk; tehát ezt le fogjuk zárni a nyár végén. De ez nem azt jelenti, hogy bármi „befejezett” lenne. Csak úgy tudunk a csúcson maradni, ha folyamatos a kutatás, a fejlesztés. A Forma 1-ben sem fejezik be sosem a fejlesztést, nincs az a pillanat, amikor kész az autó és már csak versenyezni kell vele.

 

– Az ELI-ről gyakran elhangzik, hogy világszínvonalú és új utakat nyithat a tudományban. Mi az aktuális feladat az ELI számára?

– A tudományos közösség azt hiszi el, amit lát. Az ELI-t szó szerint a semmiből építettük fel – fizikai értelemben, hiszen egy elhagyott laktanya területén épült – a szellemi bázis persze stabil alapot biztosított. Az elmúlt szűk évtizedben a tervekről, a célokról tudtunk beszélni, de most végre eljött az az idő, amikor igazolni tudjuk, hogy mennyire is vagyunk jók. Most már annak van az ideje, hogy megmutassuk, mit kínálunk. Ez a kínálat pedig az itteni berendezéseken megszülető tudományos publikációktól lesz hiteles.

 

– Teljesen reprodukálhatók az ELI-ben előállított attoszekundumos impulzusok? A kutatott nemlineáris optikai jelenségek nem válhatnak kiszámíthatatlanná?

– A lézerfény előállítása során számos nemlineáris optikai jelenséget kiaknázunk, az intenzív fény és az anyag kölcsönhatása pedig (például maga az attoszekundumos impulzusok keltése) magasrendűen nemlineáris folyamat. Ezért, valóban, ha a bemeneten nagyon keveset változik valami, a kimeneten nagyon nagy különbségek lehetnek – ez nem jelenti azt, hogy kiszámíthatatlan, nem kaotikus, nincsenek benne véletlen paraméterek, csak azt jelenti, hogy a bemenő jel változása a kimeneten nagyobb arányú változást okoz. Szinte nem is érzékeljük azt, hogy a lézer nyalábképe egyik napról a másikra mennyit változik, és mégis, a nemlineáris kölcsönhatásnak köszönhetően a kimeneten változó karakterisztikájú attoszekundumos impulzusokat kaphatunk. Emiatt, mivel felhasználói létesítményt működtetünk, a rendelkezésre álló impulzusok paramétereit a megfelelő hibatűréssel kell megadnunuk. Meg kell tudjuk mondani, hogy mennyi energia lesz az attoszekundumos impulzusainkban, mekkora hibatűréssel, mert ha idejön a felhasználó, és nem az ígért lehetőségeket tapasztalja, akkor legközelebb már nem jön, sőt, elmeséli a barátainak is. Ez nagy különbség az önálló, saját laborban dolgozó kutatók és a mi kutatóink előtti kihívások között. Egy önálló laborban, ha egy évben egy napon tudom produkálni az energiaszintet, akkor abból publikációt lehet írni. Az ELI-ben viszont folyamatosan, reprodukálhatóan kell biztosítani a meghirdetett paramétereket. Ezért a munka egy része néha favágásnak tűnik. Itt nemcsak a csúcs, de a stabil üzemelés elérése is cél, és ez olykor inkább mérnöki kihívás, mint egy felfedező-kutatóé. Másfelől viszont az itt dolgozó kutatók előnyt is élveznek, mert egy jól értelmezhető határig befolyásolhatják, hogy a berendezések a kísérleti ötleteik irányában fejlődjenek. Jelenleg a projektzárás miatt éppen nem a felfedező kutatás időszaka van, hanem a stabilizálásé, és emiatt 12 óráznak a kutatóink. Minden tiszteletem az övék.

 

– Az a jellemzőbb, hogy a kutató-felhasználó a saját kísérletével érkezik az ELI-be és ahhoz kell alkalmazkodni, vagy pedig a felhasználók előbb megismerik az itteni lehetőségeket, és ahhoz igazodva hozzák a projekteket?

– Mindkettőre van példa. Az ELI user facility, vagyis felhasználói létesítmény. Léteznek a világban olyan kutatóintézetek, amelyek hasonló modellben dolgoznak; a CERN-ben például részecskéket gyorsítanak, és ezt használják kísérleteikhez a felhasználói kutatócsoportok – többnyire olyan berendezésekben, amelyeknek tervezésében, fejlesztésében maguk is részt vettek. A szinkrotron sugárzást alkalmazó intézetekben vannak olyan berendezések, ahol a felhasználó megjelenik a legfrissebben növesztett kristályával, elvégzik a kísérletet, és kész is az adat, aminek elemzése maga a tudomány. Lézeres kutatást szolgáló user facility korábban nem volt a világban; az ELI az első a maga három pillérével. A lézeres alapú kutatások terén a tipikus kísérleti elrendezés fejlesztése úgy történik, hogy az önálló laborokban a kutatócsoport egy lézer beszerzése után mérőberendezést kezd fejleszteni kísérleti céljaihoz. Az idő előrehaladtával folyamatosan jönnek a továbbfejlesztésre vonatkozó ötletek/igények, és így folyamatos a fejlesztés. Az ELI „építési” modellje azért sajátos ebben a kutatói közösségben, mert ebben a projektben az induláskor kellett meghatározni a már említett White Book alapján, hogy milyen lézerek és egyéb kutatási berendezések fejlesztésére költjük a pénzügyi forrást. A beruházás közben csak kis mértékben lehetett ezt módosítani. Nem vagyunk magunkra hagyva ezzel a feladattal, az ELI nemzetközi tanácsadó testülete figyelemmel követi azt is, hogyan haladunk a megvalósítással, és azt is, hogy mennyit változott a technológia, kell-e korrigálni. Nálunk az eszközök széles skálája elérhető, céljaink szerint egyedi elrendezésben, egyedi kombinációkban, ezért igen ritka az, ami egy szinkrotronban hétköznapi gyakorlat, hogy a felhasználó elhozza a mintát, odatesszük a lézer elé, és viheti is pendrive-ján az adatokat.

Amikor egy felhasználó az ELI-hez kísérleti igényt ad be, akkor a tudományos értékelésen túl meg kell vizsgálnunk a tervezett kísérlet megvalósíthatóságát, aztán pedig azt, hogy milyen fejlesztéssel tudjuk alkalmassá tenni a berendezésünket a kutatócsoport speciális igényének kielégítésére. Olyan kutatási lehetőségeket kívánunk biztosítani, amilyenek máshol nem elérhetők a felhasználók számára, ezért a legtöbb pályázó kutatásának megvalósításához egyedi fejlesztésre van szükség. Persze, még nagyon újak vagyunk a piacon, ez a folyamat, a kísérletek igénye az évek múlásával változhat.

 

– A kereslet fogja eldönteni, hogy milyen irányban fejlesztenek tovább?

– A kényelmes válasz az, hogy felhasználói létesítmény vagyunk, majd jönnek a felhasználó kutatók, és megmondják, mire van szükségük. A szegedi ELI-nek nagyon sok berendezése van, sok irányban felkészültünk az előre látható igényekre. Az is felmerült már, hogy szükség lehet bizonyos tevékenységek priorizálására, ez nagyban függhet attól is, hogyan haladunk majd a képzett munkaerő felvételével és képzésével, illetve attól is, hogy a finanszírozás hogyan alakul. Erre hozta létre az Európai Unió az ELI ERIC-et, vagyis az Európai Kutatási Infrastruktúra Konzorciumot, amelynek az feladata, hogy a működési költségeket előteremtse, és főbb irányvonalakat jelöljön ki számunkra. Én kutatóként nem szeretnék, az lenni, aki eldönti, hogy melyik területre van nagyobb igény, és talán nem is tudnám megtenni.

A boltok azokat a terméket tartják a polcon, amelyekre van kereslet. Kitesszük tehát a polcra, amink van, és ami nem fogy, arra kevésbé volt szükség. Lehet persze, hogy vannak erős víziójú boltvezetők, akik tudják, mi kell majd a vásárlónak, netán befolyásolni tudják, hogy mit akarjon a vásárló. Saját kutatóink kutatásai ebből a szempontból is igen fontosak, hiszen ezek eredményeként új termékek is kerülnek a polcra.

 

– Versenyelőny lesz-e az ELI a Szegedi Tudományegyetem kutatói számára?

– Őszintén remélem, hogy igen. Az ELI-ben világszínvonalú kutatási infrastruktúra található, a közelség pedig eleve előnybe hozza a Szegedi Tudományegyetemet, illetve kutatóit. Remélem, a hallgatók számára is növeli az egyetem vonzerejét egy ilyen kutatóintézet közelsége. Most, hogy a lézereink üzembe helyezését befejezzük, a tudományos közösség észre fogja venni, hogy az ELI-ben milyen előnyös feltételekkel kapnak lehetőséget a kutatásra. Ha lézeres kísérletet szeretnének végezni, nem kell azzal foglalkozniuk, hogy miből vegyék meg és üzemeltessék a berendezést. A szegedi egyetemről számos kutatócsoport felismerte már ezt. Természetes kapcsolatunk van az SZTE Fizikai Intézet Optikai és Kvantumelektronikai Tanszékkel, hiszen közülünk sokan ott nőttek fel, Szabó Gábor professzor úr pedig a mai napig megtartja tantermi előadásait és vezeti az ottani kutatócsoportját. Ide sorolható Osvay Károly felhasználói kísérlete is, amely a lézeren alapuló neutronforrás kísérleti megvalósítását vizsgálja. Ebben a kísérletben nagy ismétlési frekvenciájú, néhány optikai ciklusú lézerrel deutériumiont gyorsítanak, amelynek hatására egy fúziós reakció segítségével neutronimpulzusokat állítanak elő. Az alkalmazás tétje, hogy a lézer képes-e megfelelő neutronhozamot előállítani ahhoz, hogy ezzel kiégett nukleáris fűtőelemek hosszú sugárzási élettartamát csökkenteni lehessen. A vegyészek közül pedig Kónya Zoltán rektorhelyettes úr adott be felhasználói pályázatot hozzánk, és végez fénnyel kapcsolatos kísérletet. Néhány kutatónk, köztük például Janáky Csaba kettős affiliációval mind az SZTE, mind az ELI stábját erősíti. Tavaly kifejezetten azért rendeztünk nyílt napot, hogy az egyetem és a város kutatóinak bemutassuk az ELI lehetőségeit; ennek igen pozitív volt a fogadtatása, egyre több felhasználói, együttműködési igényt nyújtanak be hozzánk a helyi kutatók. A biológusok, vegyészek, anyagtudománnyal foglalkozó kutatók egyre inkább felismerik a lézerek szerepét saját kutatásaikban, például a radiobiológiai alkalmazásokhoz nagyon rövid idejű részecskecsomagokat (elektronokat, neutronokat) és röntgen sugárzást tudunk előállítani.

Mindent egybevetve, kutatóintézetünk felépítése után az a következő kihívás előttünk, hogy felépítsük az ELI felhasználói kutatói közösségét is. Ebbe a Szegedi Tudományegyetem kutatóit is várjuk.

 

Forrás: Panek Sándor, u-szeged.hu 

A borítóképen: Dr. Varjú Katalin, az ELI ALPS tudományos igazgatója. Fotó: Volford Ákos

július

23

kedd