Ajándékozz éves hvg360 előfizetést!
Év eleje óta építik a szegedi lézeres kutatóközpontot, a beruházás első üteme pedig 2015 decemberére kell, hogy elkészüljön – ekkora már a műszerek egy része is megérkezik. A tudósok ennek megfelelően már készülnek az indulásra: mindenki azon ötletel, hogyan használhatja majd fel kutatásaihoz a berendezéseket, milyen irányba kellene terelni a jelenleg folyó munkálatokat. Mire minden készen lesz, Európa egyik legmenőbb kutatóhelye valósul meg Magyarországon, amely egy sor tudományágat szolgálhat ki.
Ahogy közeledik a 2015-ös év vége, úgy válik a tudományos élet egyre izgatottabbá: már maga a lézerközpont létrehozásának gondolata is felvillanyozta a szakembereket, ám amióta megindult a kivitelezés, még tevékenyebbé váltak. Bár jelenleg az építkezés fázisa zajlik, a háttérben már javában folynak azok az előkészületek, amelyek az ELI életet meghatározzák majd. A szegedi kutatóközpont fő profilja a nagyon rövid időtartamú, vagyis az attoszekundumos jelek előállítása, valamint ezek használata lesz, ami szinte minden tudományágnak hasznára válhat majd. De mit is jelent ez pontosan?
Mi az az attoszekundum?
A szekundum szó alapján kitalálható, hogy egy időbeli mértékegységről beszélhetünk, ám azt talán kevesebben tudják, hogy ez mennyire rövid: egy attoszekundum 10-18-on másodperc. Ez úgy aránylik egy másodperchez, mint egy másodperc a világegyetem egész életéhez, a mostani tudásunk szerint ugyanis az ősrobbanás óta 1018-on másodperc telt el. Egy kicsit talán emberbarátibb példával élve: a fény egy másodperc alatt 7,5-szer kerüli meg a Földet az Egyenlítő körül, egy attoszekundum alatt azonban csupán néhány atomnyit mozdul el.
„Ezzel a technológiával az anyag legelemibb folyamatait próbáljuk majd feltérképezni. Ilyen például egy atom körül mozgó elektronok pályájának deformálódása, maga az elektron mozgásának követése különböző hatásokra, két- vagy többatomos molekulák elektronszerkezetének feltérképezése” – árulta el a hvg.hu-nak Dr. Osvay Károly, az ELI lézeres központ kutatási-technológiai igazgatója.
Mire lehet jó mindez?
Alapvetően fizikai kísérletekről van szó, a fizika pedig minden tudományág alapját képezi. Bármiről is legyen szó, minden atomjaira bontható, amiből ki lehetne deríteni, hogyan mozognak az atomok, hogyan lehet őket lassítani, hogyan lehet rájuk hatni. A kutatások során így csupán az a kérdés, hogy milyen szempontból közelítenek az épp vizsgált anyaghoz.
„Az ELI-ben folyó kutatásoknak lehet anyagtudományi, biológiai, vagy épp orvosi vonatkozása is. A kérdés, hogy éppen milyen anyagot nézünk, illetve milyen tulajdonságára kérdez rá az adott tudományág. A legegyszerűbb ilyen anyag például a szilícium: felhasználhatja az anyagtudomány, a radiobiológia, és az orvosbiológia is attól függően, hogy mely tulajdonságára van szükségük” – hangsúlyozta Dr. Osvay Károly, aki szerint az is valószínűsíthető, hogy valamely tudományágban igen komoly eredmények születnek.
Persze mindez egyszerűnek hangzik, ám az anyagok vizsgálata mögött egy igen bonyolult mechanizmus húzódik meg. Mivel az elektronok hatalmas sebességgel mozognak, ezért a pontos nyomon követéshez rendkívül rövid idejű impulzusokat kell használni.
„Olyan ez, mint amikor egy sötét, de folyamatosan mozgó emberekkel teli szobát egy villanólámpa segítségével csak egy pillanatra világítunk meg, majd néhány másodperc múlva ismét. Akkor már láthatjuk, az emberek megváltoztatták a helyzetüket, de hogy hogyan kerültek oda, azt nem tudjuk. Éppen ezért minél kevesebb idő telik el a két felvillanás között, annál jobban látjuk, mely pontból mely pontba mozdult el az adott személy. Az elektronok esetében erre használható fel az attoszekundumos vizsgálat” – magyarázza a szakember.
Talán úgy tűnhet, az anyagok vizsgálatának a hétköznapi életre nincs túl sok hatása, ám a szakember szerint bármely tudományág számára áttörést hozhat egy-egy eredmény. Hogy ez mennyire így lehet, azt jól példázza a 2007-es fizikai Nobel-díj megítélése, amit a francia Albert Fert és a német Peter Grünberg kapott meg „az óriás mágneses ellenállás felfedezéséért”. Az eredeti kutatás a mágneses PIN megmaradásának vizsgálata volt, ám az ipar hamar felismerte, hogy az eredményeket jól át tudja ültetni a mindennapokba. Ennek köszönhetően forradalmasították a mágneses háttértárakat – a nagy, de kis kapacitásúak helyét a kicsi, de nagy tárhellyel rendelkezők vették át.
Magyar kutató fedezte fel
Maga az attoszekundumos kutatás nem egy régóta létező módszer: az első ilyen impulzusokat alig 15 évvel ezelőtt írták le, akkor jelentek meg az ELI-ALPS jelenlegi tudományos fő tanácsadója, Dimitris Charalambidis heraklioni, valamint a magyar Krausz Ferenc Bécsben zajló, első sikeres kísérleteiről szóló cikkek. Hogy mennyire dinamikusan fejlődik a tudomány, azt mi sem mintázza jobban, minthogy a „felfedezés” után másfél évtizeddel már kutatóintézetet alapítottak rá, ami azt is jelenti, hogy a tudósok jó néhány technikai megoldást fejlesztettek ki az alkalmazásához.
Azt már tudjuk, hogyan lehet - mostani tudásunk szerint - a legegyszerűbben kelteni az ilyen impulzust, de ezek időbeli hossza még 100-150 attoszekundum. Hogy ez még rövidebb legyen, újabb és újabb kutatásokat kell végezni, így az intézet feladata nemcsak az alkalmazás, hanem az olyan eljárás(ok) kifejlesztése is, amivel még rövidebb impulzus(oka)t tudnak létrehozni (a modellezések szerint ez 4-5-6 attoszekundumos impulzusokat jelenthet).
A tudósok már törik a fejüket
A szegedi lézeres kutatóközpont létrejöttének nemcsak azok a tudósok örülhetnek, akik eredetileg az attoszekundumos tudományterület számára kezdeményezték a megalapítását. Ahogy az ELI-ből egyre inkább kézzel fogható valóság lesz, Magyarország és Európa számára is egyre fontosabbá válik, hogy megfelelő legyen a kihasználtsága.
2014 szeptemberében Szegeden tartották az ELI-ALPS második, úgynevezett felhasználói konferenciáját. A világ minden tájáról meghívott tudósok olyan kutatásokat folytatnak, amelyekhez a berendezések jelentős mértékben hozzájárulhatnak, vagy lökést adhatnak neki. A szakemberek szerint az ilyen események azért is jók, mert miután a professzorok hazamennek, olyan irányba viszik majd el a kutatásaikat, amelynek köszönhetően később ki tudják használni az ELI nyújtotta lehetőségeket.
„Ha valaki rendszeresen fut napi 10 kilométert, az is csak úgy tudja lefutni a maratont, ha már jó előre elkezd készülni rá. A kutatóknál is pontosan így van, hiszen lehet, hogy a saját területükön kell két-három év, mire eljutnak oda, hogy szükség lesz a lézeres kísérletekre. A berendezések egyébként a kezdeti tervek szerint 12 órán keresztül üzemelnek, de ez 24 órára is kitolható majd” – árulta el Osvay.
Öt lézer, öt és fél megawatt
Az Európai Unió által is finanszírozott projekt teljes költségvetése valamivel több mint 60 milliárd forint, ennek mintegy 40 százalékát fordítják majd a kutatási technológiára, vagyis lézerberendezésekre, az attoszekundumos impulzuskat keltő laborberendezésekre, és minden egyéb, a kutatók munkáját közvetlenül segítő felszerelésre.
Az első két, a központba érkező lézer összesen 7,2 milliárd forintba kerül, de a beszerzési lista összértéke ennek bőven a többszöröse. A tervek szerint 2015 végére a teljes keretösszeg mintegy fele, másfél évvel később pedig már szinte az egész le lesz kötve, vagyis addigra minden berendezést megrendelnek majd.
Az ELI-ben három nagyobb és két kisebb lézer kap helyet, mindegyik alapvetően - ha nem is teljesen, de részben - automatikus üzemeléssel. A beállítások egy jó része számítógép vezérelt, de humán beavatkozást igénylő művelet lesz. A felhasználói végre egy csőrendszer vezet majd el, az ebben lévő vákuumban vezetik át a fényimpulzusokat a megfelelő helyre.
A lézerek moduláris rendszerűek, vagyis egy-két olyan modul lesz, amik kiszerelhetőek és elszállíthatóak. Az ELI-ben lesz egy lézeroperációs csapat – a mostani tervek szerint ez nagyjából 15 embert jelent –, akik a lézerek működtetéséért felelnek majd. A berendezések tervezése és legyártása legalább négy helyszínen történik majd, ahol a csapat tagjai is részt vesznek a munkálatokban. Ennek köszönhetően ismerni fogják a gyártási folyamat lelkét, valamint üzemeltetni tudják a lézerberendezéseket.
A csúcs-áramfelvétel az előzetes számítások szerint 6,5 megawatt lesz akkor, amikor minden működik. Ebből 5,5 megawattot használnak el az épületek működtetésére, a lézerek által felvett energia pedig alig 1 megawatt körül alakul majd. Attól tehát nem kell tartani, hogy a központ beüzemelésével áramingadozás lenne a magyarországi hálózaton, amiatt viszont máris izgulhatunk, hogy milyen tudományos eredmények születnek idehaza, és vajon melyik szegedi felfedezésért kapják majd meg az első Nobel-díjat.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
