 |
| Az ELI látványterve |
„A sikeres kutatáshoz nem kell mindent tudnod.
Elég egyetlen dolgot, azt, ami korábban ismeretlen volt.”
A. Schawlow
A felfedezéstől a nappali szobáig
Az atom alapállapotba való visszatérésekor a gerjesztett atomból egy foton repül ki és ennek a fotonnak pontosan akkora energiája van, mint amekkora energiakülönbség volt a gerjesztett és az alapállapotú atom között.Az anyagok elektromos kisülésekkel, kémiai úton, illetve fény- vagy egyéb elektromágneses impulzusokkal hozhatók gerjesztett állapotba.
 |
| Az első rubinlézer |
A koherens nyaláb széttartása rendkívül kicsi. A Földtől közel 380 ezer km-re lévő Holdra juttatott lézernyaláb átmérője például alig lesz nagyobb, mint ötven méter. A nyaláb másik kedvező tulajdonsága, hogy a lézer energiája egy megfelelő lencsével nagyon kis foltra – nagyjából egy tízmilliomod mm2-re – is fókuszálható. A lézerek energiája kis térrészben koncentrálódik, ezért a lézerfény teljesítménysűrűsége a megszokott fényforrásokénak sokszorosa lehet.
A lézer múltja: „…nevetségesen egyszerű…”
 |
| Theodore Maiman |
A lézer több mint fél évszázados múltra tekint vissza, hiszen 1960. május 16-án az amerikai Theodore H. Maiman írta le először az általa megalkotott impulzus üzemű rubinlézer működését. Eleinte Maiman szomorú volt, hogy találmányát „halálsugárnak” nevezték, miután egy újságíró tévedésből a sci-fi felfedezéseként tette közzé. „Nem tudok olyan esetet, amikor a lézer embert ölt volna, ráadásul véletlenül” – mondta később, miután módszere már széles körben elterjedt. „Ennek ellenére több olyan embert is ismerek, akit lézerrel gyógyítottak meg.”
 |
| A laser első leírása |
Ezt követően a kutatások felgyorsultak, a laboratóriumból „kilépett” a lézer. Arthur L. Schawlow rubinlézere, Peter Sorokin kalcium-fluor lézere után Javan W. Bennet megalkotta a hélium-neon lézert, mely az első közforgalmú lézernek is tekinthető.
A lézer jelene: a távirányítótól a lézervezérlésű bombáig
Az orvostudományban manapság már természetesnek számítanak a lézerszikék, melyekkel akár egytized milliméteres pontossággal tudnak hajszálerekkel sűrűn ellátott szerveken is – agy, máj, szem – beavatkozásokat végezni, mert a pontosság mellett ezeket a vékony erecskéket a lézer hője le is zárja. A mikroelektronikában mindinkább tért hódít az alkalmazása, de az autóipar számos területén jelölnek, vágnak, hegesztenek vele.
A lézer jövője
A lézer ötven éves történetében viszonylag rövid utat tett meg a laboratóriumi asztaltól a nappali szobánkig, vagy épp az orvosi rendelőig. Maiman „halálsugara” az 1960-as években még megoldás volt egyes problémákra, de a mai kérdések már mások. A miniatürizálás a „nanovilág” felé mozgat bennünket, ahol a molekuláris elektronika vagy a számítástechnikai nanoszerkezetek csak a lézer megfelelő teljesítmény-sűrűségével válhatnak valóban működőképessé.
Az orvostudomány egyre újabb igényekkel lép fel, az ipar is mind
kifinomultabb, energiatakarékosabb megoldások felé törekszik. Számos
nagy kísérletet folytatnak már a fúziós energiaforrások területén, ahol a
lézer lehet a kulcs a jövő energiájához.
 |
| Az ELI látványterve |
„A legszebb amit átélhetünk, a dolgok titokzatossága.”
Albert Einstein
Minden határon túl
Szegedi szemmel nézve a nagyenergiájú lézer kutatási területe szinte karnyújtásnyira került. Bor Zsoltnak, az SZTE fizikus professzorának – a lézerfizika és a femtoszekundumos optika neves kutatójaként a piko- és femtoszekundumos lézer spektroszkópia tárgykörében született – felfedezései és Szabó Gábor akadémikus – a pikoszekundumos impulzusok előállítása területén végzett – munkássága alapozta meg az ELI -projektet, melynek egyik eleme városunkban fog megépülni.
A nagyenergiájú lézerkutatás valóban minden határon túl kíván lépni. Olyan lézerekkel kísérleteznek, melyek teljesítménye akár 1TW-os is lehet (1 terawatt = 1012W), ami egy atomerőműével vetekszik. Ráadásul ezt még igen kis pontra is be tudják sűríteni, elérve ezzel a 1018 W/cm2 teljesítménysűrűséget, akár az ólom százszoros sűrűségét meghaladva óriási nyomást és hőmérsékletet létrehozva.
Az atto-tudomány és azon túl
Ezek a hihetetlen energiák, hőmérsékletek és sűrűségek azonban csak néhány pillanatig figyelhetők meg, vizsgálatukhoz – Bor Zsolt professzor femtoszekundumos optika kutatásaival megalapozva – az attoszekundumok világába kell lépni. Ha egy rúdugrót például csak úgy tudunk megfigyelni, hogy csak azt látjuk, ahogy a rudat fogja, majd ezt követően már csak a matracon fekve, nem tudhatjuk, hogy átugrotta, vagy épp leverte-e a lécet.
A lézerkutatásokban egyre elengedhetetlenebb a gyors események és jelenségek minél részletesebb megfigyelése. Az attoszekundumos (10-18 s), azaz a másodperc billiomod részének milliomod része alatti vizsgálatokkal már olyan jelenségek is érdemben kutathatóak, melyek eddig rejtve maradtak a tudósok számára. Azt mondhatjuk tehát, hogy a kísérletileg érdekes időskálából még 9 nagyságrend „meghódítása” hátra van.
ELI, a lézerkutatás nagyágyúja
A 2008 és 2010 közötti előkészítő szakaszban megvizsgálták az ELI építési körülményeit és az együttműködési feltételeket is kidolgozták. A kutatóközpontot eredetileg egy helyszínen tervezték megépíteni 2011-2014 között, mintegy 480 M€ összköltséggel, a jelentősebb bővítésig tervezett 20 éves üzemidő alatt üzemeltetési költségét évente mintegy 50 M€-ra tervezték.
Magyarországon iskolateremtő tradíciókkal megalapozott, nemzetközileg jegyzett lézeres kutatások folynak, melyek számos esetben hoztak világszínvonalú eredményeket. A mintegy 150 lézeres kutató intézményes együttműködésekkel is megalapozott, nemzetközileg jól beágyazott tudományos közösséget alkot.
A berendezés építési helyszínéért folyó versenyben Magyarországon kívül Csehország, Franciaország, Nagy-Britannia és Románia indult. Végül az előkészítő projekt vezetése 2010. október 1-én úgy döntött, hogy az ELI három helyszínen épüljön meg némileg eltérő, egymást kiegészítő tudományos programokkal:
- Csehországban, Prágában lézertechnológiai és lézeralkalmazási központ
- Magyarországon, Szegeden rövidimpulzusos lézertechnológiára és ennek alkalmazására koncentráló központ
- Romániában, Bukarest mellett fotonukleáris technológiára és ennek alkalmazásaira fektetik a hangsúlyt.
 |
| Az ELI látványterve |
Az ELI és a Szegedi Tudományegyetem
Szabó Gábor akadémikus, lézerfizikus, az SZTE rektora – akinek igen komoly szerepe volt abban, hogy az ELI egyik helyszíne Szeged lett – mind az ország, mind pedig a város és az egyetem szempontjából nézve is nagy jelentőségűnek látja a projektet.„Minden komoly lézerberendezés fejleszthető és fejlődő. A kiindulópontot kell nagyon pontosan megtervezni, ennek a pontnak kell olyannak lenni, hogy a világon egyedülálló kísérletekre adjon lehetőséget” – mondta el az ELI-projektről. „Miután megépül a központ, öt-tíz évig lesznek olyan kísérletek, amit csak Szegeden lehet majd elvégezni.”
„Maga a központ nagyon sok szempontból alapkutatásokat fog végezni, de már a kezdetektől alkalmazott kutatások is lesznek az ELI-ben” – hangsúlyozta az SZTE rektora. „Azt kell világosan látni, hogy itt nem elsősorban a lézerfizikusok fognak kutatni, hanem a felhasználók, biológusok, orvosok, kémikusok is használni fogják. Ezeknek a kutatásoknak egy része már az elejétől fogva gyakorlati céllal fog megtörténni.”
De az ELI a megépülését követően nem csak a kutatóké lesz, hanem folyamatosan továbbfejlődik, hiszen újabb és újabb igények, felfedezések követelik majd meg ezt a folyamatot. Az egyetem számára pedig egyedülálló kutatási-képzési lehetőségként is fog szolgálni.
„A kísérletezés közben más lézerközpontokhoz hasonlóan továbbfejlesztés is folyik” – folytatta az akadémikus. „Mindig itt lesz egy néhány tucat emberből álló csapat, akik a berendezés további fejlesztésén dolgoznak majd. A szegedi Egyetem Fizika Tanszékcsoportja a jó értelembe vett kiszolgálásban és nem utolsó sorban pedig a szakemberképzésben tud nagyon komoly részt vállalni. Azt, hogy karnyújtásnyira van egy ilyen központ, nagyon jól ki lehet a képzésben használni, hiszen tudományos értelemben ugyanaz, mint amikor nyári gyakorlatra el lehetne küldeni az Egyesült Államok vezető kutatóhelyeire egy-egy hallgatót. Úgy gondolom, hogy Magyarország egyáltalán eséllyel tudott indulni a központ létesítéséért folyó versenyben, a magyar lézerfizika sikerének is tekinthető, és ebben a sikerben Szeged alapvető és meghatározó szerepet játszott.”
Forrás:
