Szupertükör

Bár a hírekben gyakran szereplő közös európai tudományos kutatóállomás talán mégsem Debrecenben épül fel, tovább kell küzdenünk – vallja Mezei Ferenc fizikus, a világ egyik legnevesebb neutronkutatója. Többször is jelölték Nobel-díjra, mégsem izgul különösebben, amikor kihirdetik az új díjazottak nevét. Mint mondja, „a hír úgyis megtalálja az embert”.

Részecskék és lézerek
A hazánk által eséllyel pályázható projektek

Európai spallációs neutronforrás-központ (ESS). E részecskegyorsító állomás protonok gyorsításával hoz létre neutronnyalábokat, amelyek segítségével szinte bármilyen anyag atomi szerkezetét, működését, jellegzetességeit vizsgálhatjuk. Miközben kapacitása százszorosan vagy akár ezerszeresen is meghaladja a jelenleg üzemelő berendezésekét, működése teljesen környezetbarát lesz.

Nagy intenzitású lézereket kutató projekt (ELI). Az ELI feladata a lézer és az anyag közötti kölcsönhatás vizsgálata és a lézertechnológia gyakorlati alkalmazásainak fejlesztése lesz. Eddig soha nem látott, a jelenlegi lézereknél hat nagyságrenddel nagyobb intenzitású lézert állít majd elő. Ebben a tartományban pedig már megváltoznak az optika ismert törvényszerűségei. Az ELI-ről született döntés értelmében a központ Romániában, Csehországban és Magyarországon fog megépülni. A magyar részleg, amely a szakmai értékelések szerint az egyik legsokoldalúbb egység lenne, 245 millió euróból épülne föl, legnagyobb részét az Európai Unió strukturális alapja finanszírozná. A kormány jelenleg is értékeli a projekt részleteit.

Fúziós anyagokat besugárzó nemzetközi létesítmény (IFMIF). Az atomerőművek új generációja alapulhat a fúziós reaktorokon, ahol nem maghasadáskor, hanem atommagok összeolvadásakor szabadul fel az energia. E reaktorokat olyan anyagból kell majd készíteni, amely kibírja az irdatlan sugárzást. Az IFMIF-ben a különböző anyagok viselkedését fogják tesztelni, miközben neutronnyalábokkal bombázzák őket, utánozva a reaktorok belsejében uralkodó viszonyokat.

Európai izotópszétválasztó radioaktívionsugár-létesítmény (Eurisol). Az Eurisol különösen ritka, mondhatni, egzotikus ionokat hoz létre olyan nagy mennyiségben, amilyenről ma még csak álmodhatnak a fizikusok. Ennek eléréséhez új módszereket kell kidolgozni, amelyek segítségével előkészítik és tisztítják majd az ionnyalábokat.

Gimnáziumi kémiaismerettel annyit lehet tudni a neutronokról, hogy a protonok mellett helyezkednek el az atommagban, és nincs töltésük, semlegesek. Mi adja az érdekességüket?
– A neutronok önmagukban is érdekesek, én azonban eszközként tekintek rájuk. A segítségükkel ugyanis anyagvizsgálatokat lehet folytatni. A neutronok mélyen be tudnak hatolni az anyagminta belsejébe anélkül, hogy kárt tennének benne, majd, amikor nekiütköznek egy molekularészletnek, visszapattannak, szóródnak. A szóródott neutronok detektálásával következtethetünk az anyagi szerkezetre. Így megtudhatjuk, hogy milyen egy kérdéses anyagminta molekuláris szerkezete. Például vizsgálhatjuk, hogy egy sejtben működő enzim mely része mozog, miközben a feladatát végzi. Az eredményeket tehát filmként is értelmezhetjük, hiszen a dinamikus folyamatokat percről percre nyomon követhetjük. Erre más anyagvizsgálati módszerek sokkal kevésbé alkalmasak. Természetesen az atomok és molekulák esetében a perc igen hosszú időnek számít. A lényeges folyamatok a másodperc törtrésze alatt játszódnak le.
– E vizsgálatokat a hatvanas években kezdte el a Központi Fizikai Kutatóintézetben, ahol hamarjában megcáfolta a főigazgató, Pál Lénárd néhány eredményét. Csoda, hogy nem rúgták ki azonnal.
– Az a szép a tudományban, hogy az embernek nem a hatalma vagy a többség véleménye miatt van igaza, hanem azért, mert azt a tények bizonyítják. Pál Lénárddal a szakma keretein belül vitatkoztunk. Ő igazi kutatóként az eredményeket nézte, és sokat segített később is.
– Két vizsgálati módszer alapozta meg igazán az ön tudományos hírnevét, az úgynevezett neutron spin-echo spektroszkóp és a neutron-szupertükör. A nevük alapján egy tudományos-fantasztikus filmbe képzelném őket. De mire jók?
– A neutronok segítségével a molekuláris mozgások is megérthetők, de ehhez pontosan kell mérni a neutronok sebességét a kísérlet elején és végén. A spin-echo módszer lényege, hogy nem kell ismernünk a neutronok pontos sebességét, hanem közvetlenül a sebesség változását figyelhetjük meg. Így sokkal pontosabb, nagyobb felbontású vizsgálatokra nyílik lehetőség. Nagyjából ezerszer pontosabb a mérés a neutron spin-echo segítségével, mint az utána következő legérzékenyebb módszerrel. A szupertükör, talán meglepő módon, pontosan úgy néz ki, mint egy hétköznapi tükör, de nem ezüsttel van borítva, hanem általában titánnal és nikkellel. Ezekből több mint ezer réteget viszünk föl a tükörre, hogy a neutronok belé hatolva visszapattanjanak. A tükröket abban a csőben helyezzük el, amelyben a neutronnyalábot vezetjük. Így kevesebb neutron vész kárba, és nagyobb intenzitású nyalábokkal tudjuk meglőni az anyagmintát.
– Az utóbbi években egy tervezett nagy európai uniós tudományos berendezés, az európai spallációs neutronforrás-központ, az ESS kapcsán hallottunk önről. Mi lenne e műszer feladata?
– A berendezésben az általam kifejlesztett módszer alapján először protonokat gyorsítunk, majd ezek szabadítják ki a neutronokat az atommagokból. Így az eddigieknél hatékonyabban tudunk neutronnyalábokat előállítani, amellyel anyagvizsgálatokat folytathatunk.
– Úgy tudni, az összes ESS-re pályázó jelentkező önt akarta meghívni a projekt vezetőjének, és most meg is egyezett a svédekkel. Eddig azonban a projekt Debrecenbe telepítéséért lobbizott. Miért lenne fontos ez nekünk?
– Az Európai Unión belül a tudományos infrastruktúra eddig földrajzilag igen egyenlőtlenül helyezkedett el, tehát kevés berendezést telepítettek a volt szocialista országok területére. De elkezdődött a kiegyenlítődés. Megvan hát a lehetőség rá, hogy egy tervezett nagy berendezés Magyarországon kapjon helyet. Ez azonban nem azt jelenti, hogy ránk kényszerítik a disznótort, dolgoznunk kell érte.
– Feltételezem, hogy egy ilyen beruházás rengeteg pénzbe kerül.
– Én itt nemzetközileg finanszírozott berendezésekről beszélek. Ezek jellegzetessége, hogy rendkívül hasznosak a telephelynek, hiszen intellektuális központot teremtenek, és mindenki számára hasznosítható fejlesztéseket gerjesztenek, eközben pedig a fogadó országnak mindez nem kerül semmibe, esetleg még pénzt is keres rajta. A Franciaország és Svájc határán üzemelő Európai Atommagkutató Központ, a CERN például jövedelmező vállalkozás Svájc és Franciaország számára, és sokba kerül a többi országnak. A lehetőség tehát adott, már a múltban is történtek lépések a megragadására, de folytatni kell az erőfeszítéseket. Ha az építkezés és az üzemeltetés költségeinek legalább ötvenöt százaléka külföldről jön, akkor a létesítmény a költségvetés számára ingyen van, mert a kiadások járulékai, adói fedezik a mi ráfordításunkat. Ha még több a külföldi vállalás, nyereségünk lesz.
– Milyen tudományos berendezésekre pályázhatunk eséllyel?
– Eddig két projektről volt szó. Az egyik az ESS, a másik pedig a nagy intenzitású lézereket kutató (ELI) projekt egyik részlege (ezek és még néhány berendezés bemutatását keretes írásunkban találják olvasóink – M. Cs.). De majdnem mindegy, hogy melyik nemzetközileg finanszírozott projektet nyerjük el, a lényeg az, hogy e nagy berendezések fejlődést hoznak anélkül, hogy a pénzt máshonnan kellene elvennünk. Az ESS beruházási értéke mintegy másfél milliárd euró, felépítése és működtetése pedig összesen ötmilliárd euró (427 milliárd, illetve 1422 milliárd forint – M. Cs.) befolyó tőkét jelentene.
– Az ESS-ről már előzetes döntés született, és Debrecennel szemben, úgy tűnik, Svédország nyert.
– Valóban a svéd helyszín került előnybe, ott engedélyt kaptak a projekt előkészítésére. Azért történt így, mert a svédek rendkívül dinamikus diplomáciát folytattak ennek érdekében. Ám hiba lenne egyetlen berendezésre fokuszálni. A közös európai tudományos beruházások ötven éve zajlanak. Svédország már tizenöt éve uniós tag, és eddig nem telepítettek oda semmit. Mi hat éve csatlakoztunk, tehát nem maradtunk le semmiről. Föl kell építeni a hírnevünket. Naivitás azt hinni, hogy az első jelentkezésre máris rohannak hozzánk beruházni. Szakmai erősségeink vannak, amelyeket most kell bemutatnunk.