Menu

Aki találkozott a „marslakókkal”

Roy J. GlauberTíz napot töltött Magyarországon európai körútja részeként a 2005-ben fizikai Nobel-díjjal kitüntetett Roy J. Glauber, a Harvard Egyetem professzora, aki 18 évesen a Manhattan-terv legfiatalabb résztvevője volt. Roy J. Glauber a fény kvantumfizikai tulajdonságainak leírásáért kapta meg a legrangosabb tudományos kitüntetést.

 

Olyan módszert dolgozott ki, amelynek a segítségével érthetővé, jellemezhetővé és mérhetővé is vált a csillagok és izzólámpák, valamint a lézerek fénye közötti különbség. Megállapította, hogy az izzólámpák és a csillagok által kibocsátott fény rendezetlennek, zajosnak tekinthető, míg a lézerek fénye a lehető legnagyobb rendezettséget, vagyis koherenciát mutat. Glauber kutatási eredményei új tudományterület, a kvantumoptika kialakulásához vezettek el. Optikai modellje sikerrel alkalmazható a nagyenergiás részecske- és magfizikai reakciók leírására is.

 

Lencsék és matematika

Roy. J. Glauber 1925-ben született New Yorkban. Szinte még gyerek volt, amikor saját csiszolású lencsékkel távcsövet épített magának, de mint elmondta, hamar ráébredt, hogy a tudomány valódi kérdései sokkal izgalmasabbak, mint a lencsecsiszolás. Hamarosan azt is be kellett látni, hogy a valódi tudományos problémákhoz csak komoly matematikai apparátussal juthat el.

 

Ezért már kamaszkorában intenzív matematikai tanulmányokba fogott.

Kitűnő képességei alapján ösztöndíjjal kerülhetett a Harvardra 1941ben, ahol olyan kiemelkedően teljesített, hogy 1943-ban már Los Alamosba hívták dolgozni. „Nem tudtam, hogy hova visznek. Világos volt, hogy részecskefizikai témán dolgozunk majd, de azt, hogy az atombomba létrehozása a cél, csak egy idő után kezdtem sejteni. Ezt természetesen nem árulták el nekünk.” Los Alamosban a Manhattan-projekt legifjabb résztvevőjeként Glauber számos magyar származású fizikussal és matematikussal került kapcsolatba. A program történetéről, és benne a magyar „marslakók”: Neumann János, Wigner Jenő, Teller Ede és a Los Alamostól már távol maradó, de a bomba megalkotásában kulcsszerepet játszó Szilárd Leó szerepéről Glauber professzor a mai napig tart tudománytörténeti előadásokat a Harvard nem fizikusnak készülő elsőéveseinek. Arra a kérdésre, hogy miért tartja fontosnak a laikusoknak szóló előadássorozatot, Glauber professzor így felel: „A diákokat érdekli ez a történet, én pedig remélem, hogy ezen keresztül föl tudom hívni a figyelmüket az atomenergia veszélyeire és a benne rejlő lehetőségekre is anélkül, hogy különösebben bele kellene mennem a technikai részletekbe.” Glauber a Los Alamosban töltött évek után befejezte egyetemi tanulmányait és ledoktorált a Harvardon, majd Princetonban Robert Oppenheimer, Zürichben Pauli és a CalTechen Richard Feynman mellett dolgozott. 1952 óta a Harvardon tanít. Érdeklődése a részecskefizika, ezen belül a nehézion-fizika felé fordult, számos kutatási projekten dolgozott az USA-beli Brookhaven National Laboratory (BLC) és a CERN gyorsítóinál, ahol a mai napig részt vesz többek között a PHOENIX- és a TOTEM-kísérletekben. E két kísérlet magyar csoportjainak a tudományos vezetője, a tudós hazai vendéglátója, Csörgő Tamás. Mindkét berendezésnél születtek izgalmas, a részecskefizikában széles körben elismert eredmények.

 

A legforróbb anyag

A PHOENIX-kísérlet nehézion-ütközései során sikerült előállítani egy, a Világegyetem kialakulása, az Ősrobbanás utáni pillanatokra, még a hadronikus, részecskékből álló anyag létrejötte előtti mikromásodpercekre jellemző anyagot. Ez a 4-5 Terakelvin hőmérsékletű tűzgömb, melyet tökéletes folyadék alkot, ma a világon a legforróbb, ember által előállított anyag. A rekordot 2012-ben a Guinness is rögzítette – és többek között az ÉT 2012/7-es számában is olvashattak róla. A nagyenergiás proton-proton ütközéseket vizsgáló TOTEM-kísérletben pedig a hatalmas sebességgel ütköző protonok ütközési felületét sikerült megmérni. A kísérlet eredménye azt mutatja, hogy az LHC nagy ütközési energiáján a protonok teljes ütközési felülete lényegesen nagyobb, több mint kétszer akkora, mint a korábbi, kisebb energiával működő protonütköztetők kísérleteiben mért hatáskeresztmetszet. Hétköznapi hasonlattal élve: tapasztalatuk szerint az autónk gyorsításkor ugyanolyan széles marad, mindegy, milyen hirtelen gyorsul föl alattunk a kocsi.

Azonban a TOTEM-kísérlet sebességtartományában igen nagy sebességek elérésekor mintha az autónk már nem férne be egy sávba, hanem hirtelen két sáv szélességét foglalná el.

A részecskegyorsítók céljait, szükségességét firtató kérdésre Glauber professzor így reagált: „Minél távolabb tudunk jutni a hétköznapi tapasztalatoktól, annál izgalmasabb titkokat rejt a világ. Végső soron pedig azt akarjuk megérteni, milyen építőkövekből és hogyan alakultak ki a ma ismert anyagok. A részecskefizikai kutatások előtt még nagy jövő áll, de az új felfedezésekhez egyre nagyobb gyorsítók megépítésére lesz szükség.”

 

Új lézerfizikai irány

A lézerfizika úttörőjét arról faggatom, milyen kutatási témát ajánlana szűkebb szakterületén egy fiatal fizikusnak. A professzor válaszában habozás nélkül egy új, mostanában kibontakozó lézerfizikai irány, a mesterséges kristályok tanulmányozását javasolja. Néhány éve sikerült kimutatni, hogy koherens fénynyalábok segítségével csapdába ejthetők atomok, vagyis képesek vagyunk ezzel a módszerrel mesterséges kristályokat létrehozni. Olyan anyagokat vizsgálhatunk tehát, amelyek a természetben nem léteznek. Ezáltal új anyagi tulajdonságokat hozhatunk létre, amelyekkel a természetben előforduló atomi rácsok nem rendelkeznek. Ez rendkívül érdekes témának ígérkezik, bár mindez a konkrét hasznosítási módoktól még nagyon távol áll – fogalja össze a felfedezés lényegét a professzor.

Akkor miben áll ennek a kutatási iránynak a jelentősége? – vetődik föl a kérdés. A kristályokban a rácsszerkezet meghatározott helyein lévő atomok többféle kölcsönhatásba léphetnek egymással. Vizsgálhatjuk például a kristályrácsban föllépő elektromos vagy éppen ferromágneses kölcsönhatásokat. Ám a természetes anyagokban a kristályrácsban rögzített atomok távolsága az anyagra jellemzően állandó, csakis a természet adta távolságokon föllépő kölcsönhatásokat, azok jellemzőit vizsgálhatjuk. A lézerfénnyel csapdába ejtett atomokból kialakított mesterséges kristályszerkezetben azonban tetszőlegesen kicsi vagy éppen a természetesnél nagyobb távolságokban is kristályrácsba kényszeríthetjük az atomokat, és így vizsgálhatjuk a rácspontok között föllépő kölcsönhatásokat. Sőt, ezzel a módszerrel nemcsak szilárd kristályokat, hanem folyékony halmazállapotú anyagokat is képesek vagyunk előállítani. Ez utóbbi különösen izgalmas kérdéseket vet föl, hiszen a természetes folyadékokétól eltérő hidrodinamikai tulajdonságú anyagokat hozhatunk létre, vizsgálhatjuk a folyadék és a szigetelő viszonyát. Összegzésként Glauber professzor hozzáteszi: bár a részecskefizikai kutatások előtt nyilvánvalóan nagy jövő áll, azon a területen új, áttörő jelentőségű felfedezések eléréséhez hatalmas energiák, vagyis nagy és drága gyorsítók szükségesek. A lézerfizikai kutatásokhoz kisebb befektetés is elegendő, és hamarabb hozhatnak új, jelentős tudományos eredményeket.

Végül lehetséges alkalmazási területet is megemlít a professzor: a mesterséges kristályrácsok a kvantuminformatika számára lehetnek izgalmasak, mert a csapdába ejtett atomokat információtárolásra, akár egy teljes ábécé kódolására is igénybe vehetjük majd!

 

A tudás fája Viszneken

Magyarországi útja során Glauber professzor ellátogatott Szegedre is, ahol találkozott Szabó Gábor lézerfizikus akadémikussal, a Szegedi Egyetem rektorával, aki tájékoztatta Nobel-díjas vendégét az Európai Unió szegedi lézerfizikai beruházásának, az ELI-nek a terveiről. A Szegeden, magyar közreműködéssel megépülő nagyberendezés segítségével fény és anyag kölcsönhatásait vizsgálhatják majd az Unió kutatói a dél-magyarországi város szuperlézer-laboratóriumában.

A természettudományok népszerűsítését, a felfedezés élményét nyújtó kísérletes oktatást a kutatói utánpótlás kinevelése szempontjából elengedhetetlennek tartja a Nobel-díjas tudós, aki maga is önképzőköri diákként szeretett bele az optikába.

Magyarországi látogatása során Csörgő Tamás alapító-szervező kérésnek eleget téve részt vett a gyöngyösi Berze Nagy János és az egri Dobó István Gimnázium hagyományos nyári természettudományos önképzőköri (TÖK) táborában Viszneken. Az ország első TÖK-táborának helyszínén Glauber professzor elültette „a tudás fáját”, egy óriás mamutfenyő-csemetét. A néhány éve indult TÖK-mozgalom időközben követőkre is talált: a hódmezővásárhelyi Németh László Gimnázium „TÖK-ös”diákjainak a fény útjáról tartott előadást Glauber professzor. „Nem fontos mindig komolynak lenni” – kommentálta végül a Nobel-díjas tudós a komolytalannak tűnő vagy vicces kutatások elismerésére alapított Ig-Nobel-díj átadáskor betöltött seprűmesteri szerepkörét. A harvardi díjátadón ugyanis szokás volt egy időben papírrepülőkkel ünnepelni a díjazottakat, a seprűmesternek pedig az volt a tiszte, hogy a színpadról letakarítsa a lehullott repülőket. Glauber professzor a 2005-ben kénytelen volt megválni boszorkányseprűjétől, hogy átvehesse a neki ítélt fizikai Nobel-díjat.

 

Forrás: Élet és Tudomány – 2013. 08. 02. (966,967,968. oldal) Los Alamostól az LHC-ig


Hozzászólások

ugrás az oldal tetejére