Liam Barron a Vanderbilt Egyetem harsona és alkalmazott matematika alapszakos hallgatója.
Az egyetemen Varga Kálmán professzor úr csoportjában dolgozol. Hogyan kerültetek kapcsolatba?
Liam Barron: A Varga-csoport legtöbb kutatójával ellentétben a fizika se nem fő-, se nem mellékszakom. A középiskolában főleg matematikát, informatikát és zenét tanultam. Samuellel a Blair Big Band nevű egyetemi zenekarban találkoztam, ő mutatott be Varga professzor úrnak. Mivel a csoport kutatása elsősorban számítógépes szimulációra épül, készségeim jól passzoltak az ottani munkához.
Mit tudtál korábban Magyarországról, Szegedről, az ELI ALPS-ról?
Harsonásként hallottam, hogy a város a Szeged Trombone Ensemble nevű harsonaegyüttes székhelye, de ezenkívül nagyon keveset tudtam róla. Ismertem az ELI ALPS nevét, mivel a szakterület egyik legjobb kutatóhelyének tartják, de ennyi. Természetesen, miután már több mint két hónapja itt kutatok, rájöttem, hogy ez egy igazán különleges hely, csodálatos berendezésekkel és világklasszis kutatókkal. Varga professzor úr tudta, milyen nagyszerű lehetőség lenne, ha a csoportunk az ELI ALPS lézerközpontban kutathatna. Amikor elmondta nekünk, hogy hova megyünk, utánanéztünk a városnak és a létesítménynek, és izgatottan vártuk a lehetőséget. Szeged gyorsan az egyik kedvenc európai városom lett. Remélem, hogy később is lesz módom visszatérni ide.
Sam Taylor és Liam Barron
Az amerikai egyetemisták, pályakezdő fizikusok körében vonzóbb lehet az ELI ALPS azzal, hogy az attoszekundumos tudományért tavaly Nobel-díjat adtak?
Ez minden bizonnyal felkelti a fiatal diákok érdeklődését. A fizikai Nobel-díj azért nagyszerű, mert lehetőséget ad elismerni az egyes kutatók kitartó munkájából született eredményeket. Egyúttal megragadja a fiatal tudósok fantáziáját és az adott területek kutatására ösztönzi őket. A tavalyi díjnak köszönhetően az ELI ALPS tökéletes helyszín az attoszekundumos tudományterületek tanulmányozására.
A fizika kutatásának számos útja van. A modern fizikai áttörések, különösen az olyan technológiailag fejlett területeken, mint az attoszekundumos tudomány, rendkívül interdiszciplinárisak. Egyértelmű, hogy szükség van fizikusokra és vegyészekre, de kellenek mérnökök és informatikusok is, akik segítenek a kísérletekhez szükséges berendezések megépítésében és az adatok feldolgozásában. Meggyőződésem, hogy a fizika kutatásának óriási előnye származik interdiszciplináris jellegéből.
Samuel Taylor, a Vanderbilt Egyetem fizika-matematika alapszakos hallgatója és kutatási asszisztense.
Mit tapasztaltál az elmúlt két hónap alatt?
Samuel Taylor: Az ELI ALPS-ban hihetetlenül pozitív és inspiráló élményeket szereztem. A kollégák rendkívül befogadók és támogatók; lehetővé tették számomra, hogy valóban hatékony kutatásokat folytassak.
Maga az intézet rendkívül lenyűgöző a csúcstechnológiás eszközökkel és technológiával. Elméleti fizikusként az ELI-ben szereztem az első igazi laborlátogatási tapasztalataimat. Több száz órát töltöttem a Coulomb-robbanás elméleti tanulmányozásával, így az, hogy tanúja lehettem egy élő kísérletnek, és a saját szememmel láthattam a plazmát, semmihez sem fogható érzés volt. Nem tudom szavakba önteni, milyen csodálatos volt látni valamit, amit már olyan jól ismertem, de még soha nem láttam személyesen!
Ami a munkán kívüli utazásaimat illeti, kirándultam Magyarországon, Szlovákiában, sőt, még a prágai ELI Beamlines-ba is eljutottam, ami csodálatos élmény volt. A tudósok ott is hihetetlenül barátságosak voltak, és megengedték, hogy a többi amerikai diákkal együtt megnézzük a laboratóriumokat. Jó volt látni, hogy milyen összetartó az ELI közösség.
Azt szokás mondani, hogy az elméleti fizikához elég egy ceruza, egy papír és egy radír. Vagy már szuperszámítógép is kell?
Naná! Munkám során kifinomult számítógépes modelleket fejlesztek és futtatok, hogy különböző kísérleti jelenségeket (például a Coulomb-robbanást, vagy molekula–molekula ütközéseket) számítógépen szimulálva feltárjak és megértsek. Az otthoni kutatócsoportom (a Varga-csoport) úgynevezett időfüggő sűrűségfunkcionál-elméletet (time-dependent density functional theory, TDDFT) alkalmaz a szimulációkhoz, melyek nagyon számításigényesek. Ezért a Texas A&M University ACES szuperszámítógépét használjuk, hogy egyszerre több száz szimulációt futtassunk, miközben hatalmas mennyiségű adatot generálunk. (Csak az én szimulációimnál keletkezik 1+ terabyte-nyi adat.)
A Vanderbilt Egyetemen a hallgatóktól elvárják az önálló kutatást?
Igen! A fizika diploma megszerzésének egyik követelménye legalább három kreditórányi kutatómunka az alapszak idején. Én elsőéves koromban kezdtem el a kutatást, és most végzősként is folytatom.
Szegeden elméleti fizikai problémával foglalkoztál. Az otthoni témádat folytattad, vagy egy itteni kutatásba kapcsolódtál be?
Tulajdonképpen otthon is ezen a témán dolgoztam, a Coulomb-robbanás TDDFT szimulációját és a molekulák ütközésének szimulációját végeztem, és a tanév során az ELI kutatóival működtünk együtt. Néhány hetente online megbeszéléseket tartottunk, hogy megvitassuk az ötleteket, az eredményeket és azt, hogy milyen szimulációkat futtassak a kísérleteik modellezéséhez.
Milyen eredmények születtek?
Az ELI kutatóival folytatott kollaboráció számos új, érdekes eredményt hozott. Szimulációim pontosan megjósolták a Coulomb-robbanásból származó fragmentumok eloszlását, amely összhangban volt a kísérleti adatokkal. A szimulációk és a kísérletek meggyőző bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy semleges részecskék is előállíthatók a Coulomb-robbanás révén.
Lesz folytatása a két hónapnak?
Bár augusztus elején visszatérek az Egyesült Államokba, azt tervezem, hogy folytatom az együttműködést az ELI kutatóival. Ahogy tavaly is tettem, virtuálisan is találkozhatunk, és dolgozhatunk a projekteken. Nagyon jól éreztem itt magam, és rendkívül hálás vagyok ezért a lehetőségért!
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
A Coulomb-robbanás
A jelenség elején egy erős elektromos mező (általában lézerek ultrarövid impulzusainak elektromos tere) gerjeszti a szilárd anyag elektronjait, így azok kilökődnek a rendszerből, és pozitív töltésű ionokat hagynak maguk után. Az elektronok elvesztésével a szilárd anyagot összetartó kémiai kötések meggyengülnek, az ionok közötti Coulomb-taszítás legyőzheti azokat. Ennek következtében az anyag robbanásszerűen ionjaira és elektronjaira esik szét, plazmát hozva létre.
Fotók: Balázs Gábor
Szöveg: Ötvös Zoltán