Hírek

2007. április 23-24-én Szlovákiában találkoztak a visegrádi országok tudományos akadémiáinak vezetői, az esemény alkalmából átadták a Visegrádi Akadémiák Ifjúsági Díjait. A kitüntetés magyar nyertese idén Gyürky György, az MTA Atommagkutató Intézet kutatója volt. A kutatási körülményekről, intézeti munkájáról kérdeztük a fiatal fizikust.

Meglepte a díj, vagy az eddig elért eredmények alapján nemzetközi elismerésre is lehetett számítani?

- Meglepett a díj, ugyanis tudomásom szerint, mint ez ki is derült később, a visegrádi országok közül csak egy kutató kaphatja meg, ezért elég erős a mezőny. Egyúttal örültem is neki, hogy az idei kiírás értelmében a kitüntetést a fizika és csillagászat tudományterületén osztották ki. Talán azért is választottak engem erre a díjra, mert kutatási területem, a nukleáris asztrofizika, valahol kapcsolatot teremt a csillagászat és a fizika között. Tehát talán maga a téma is alkalmas arra, hogy egy ilyen területen kiírt pályázaton nyertes legyen.

2001-ben védte doktori dolgozatát, 2002-ben Bolyai-ösztöndíjas volt, 2005-ben pedig Akadémiai Ifjúsági Díjban részesült. Az eddigi eredményeket szervesen egymásra építve, ugyanabban a témakörben érte el. Tekinthetjük ennek a kutatási folyamatnak újabb eredményeként a mostani szakmai sikert?

- Kutatási területem némi leegyszerűsítéssel két nagyobb témára osztható. Az egyik az úgynevezett „asztrofizikai p-folyamat” kísérleti vizsgálata, ez a téma a világegyetemben található nehéz elemek, ezek közül is a nehéz elemek protongazdag izotópjainak szintézisével foglalkozik. Ebben a témában az ATOMKI nukleáris asztrofizikai kutatócsoportja jelentős eredményeket ért el az elmúlt 10-15 év folyamán. Amikor én bekapcsolódtam ennek a csoportnak a működésébe, akkor ez a téma már élő kutatási terület volt, de azóta is végeztünk ezen a területen számos új, kiemelkedő jelentőségű vizsgálatot. Fontos megjegyezni, hogy ezek a kísérleti vizsgálatok mind az Atommagkutató Intézet gyorsítóival történtek, tehát nem volt szükség arra, hogy külföldi nagy intézetek gyorsító berendezéseit használjuk, hanem egy viszonylag kis intézet technikai hátterével is sikeres, nemzetközi viszonylatban is nagy jelentőségű tudományos eredményeket tudtunk elérni.

A másik fontos terület a tágabb értelemben vett „Luna-együttműködés” keretében végzett munkánk volt. Ez az együttműködés egy jelenleg is tartó német-olasz-magyar közös kutatás, melyben magyar részről a mi csoportunk vesz részt. Ennek célja szintén asztrofizikai jelentőségű magreakciók vizsgálata, de olyan módon, hogy az extrém alacsony hatáskeresztmetszetű reakciókat tudjuk tanulmányozni. Éppen ezért ez a munka Olaszországban, a gran sasso-i földalatti laboratóriumban folyik, ahol a mintegy 1500 méteres föld alatti mélység teszi lehetővé, hogy a kozmikus sugárzást teljesen kiszűrjük. Tehát olyan folyamatokat is vizsgálhatunk itt, amilyenekre egy földfelszínen található laboratóriumban nem volna lehetőségünk. A több mint tíz éve folyó közös kutatás során számos, az asztrofizika szempontjából kiemelten fontos magreakció vizsgálatában volt lehetőségünk résztvenni.

Egy kicsit oldalágon, de ehhez a témához kapcsolódik még az elektronárnyékolás jelenségének vizsgálata is, amit szintén egy külföldi intézetben, a Bochumi Egyetem laboratóriumában végeztünk. Ez szintén nagyon fontos jelenség a nukleáris asztrofizikára jellemző alacsony energiás magfizikai vizsgálatokat illetően.

A három különböző asztrofizikai kutatási területet a laikus olvasó számára távolinak tűnhet. Lehetne-e azokat mégis kézzelfoghatóbban megközelíteni?

- Ha legegyszerűbben szeretnénk kifejezni, akkor a nukleáris asztrofizika két alapvető kérdésre keresi a választ. Az egyik az, hogy miért világít a Nap, vagyis  a csillagok energiatermelésének a titkait kutatjuk. A másik kérdés, hogy a világegyetem miért úgy épül fel, ahogyan. Tehát a világegyetemben található kémiai elemek miért épp ilyen mennyiségben találhatók. Ezt a kérdést néha azzal a hasonlattal szoktam közelíteni, hogy miért drágább az arany a vasnál. Nyilván azért olcsóbb a vas, mint az arany, mert sokkal több található belőle a Földön. A nukleáris asztrofizika célja éppen az, hogy megmagyarázza ezt a bizonyos elem-eloszlást, választ adjon arra a kérdésre, miért található bizonyos kémiai elemekből sok, másokból pedig kevés.

A 20. században a magfizika és az asztrofizika fejlődésével világossá vált, hogy a csillagok belsejében az energiatermelésért is, és az elemszintézisért is a magreakciók a felelősek. Különböző atommagok reakciói során egyrészt energia szabadul fel, másrészt pedig új elemek jönnek létre, ezek vizsgálatával érthetjük meg jobban a csillagok belsejében lejátszódó folyamatokat.
A tudományág első fontos kérdése az energiatermelés. Ez egy Naphoz hasonló, úgynevezett fősorozatbeli csillag esetén úgy zajlik, hogy négy hidrogén atommagból, vagyis négy protonból keletkezik egy hélium atommag és ebben a folyamatban igen nagy energia szabadul fel. Ez garantálja, hogy a Nap sok milliárd éven keresztül termeli az energiát és így biztosítja a földi életet. Ez a folyamat azonban nem egy lépésben megy végbe, hanem a négy proton hélium atommá történő fúziója számos közbenső magreakción keresztül zajlik le. Ezek azok a reakciók, melyeknek a tanulmányozása földi körülmények között, gyorsítók segítségével zajlik.

A másik téma az elemszintézis. A magfizikai kutatások fejlődésével ma már elég jól le tudjuk írni azokat a folyamatokat, amelyek a világegyetemben található kémiai elemek szintéziseiért felelősek. Ez igen összetett folyamat, számos alfolyamatra osztható, a részletekre nincs lehetőség kitérni, de fontos megemlíteni az asztrofizikai p-folyamatot, mely nehéz elemek protongazdag izotópjainak keletkezéséért felelős. Sokáig az elemeknek ez a csoportja rejtélyes volt a kutatók számára, különösen az izotópok létrejöttét illetően. Manapság már létezik egy elfogadott modell, ami ezen izotópok keletkezésére szolgálhat magyarázatul, de számos megválaszolatlan kérdés maradt ebben a témakörben is. Bizonyos magreakciók tanulmányozásával a problémák talán megválaszolhatókká válnak, és közelebb juthatunk a folyamat megértéséhez.

Az említett kísérletek mennyire tekinthetők rutinszerűnek, illetve mennyire van lehetőségük új dolgok felfedezésére? Lehet-e a tudományterületen formabontó, új felfedezést tenni?

- A mi vizsgálataink egy átlagos hétköznapon közelebb állnak a magfizikához, mint az asztrofizikához. Tehát mi magreakciókat tanulmányozunk a részecskegyorsítóval és később esetleg ennek az eredményeképpen vonunk le asztrofizikai következtetéseket. Épp ezért a vizsgálatok speciális igényt kell, hogy kielégítsenek. Általában jellemző a nukleáris asztrofizikára, hogy a folyamatokat alacsony energián kell vizsgálni. Ugyanis a csillagok belsejében nagy hőmérséklet uralkodik, de ez magfizikai szempontból mégis alacsony energiának tekinthető. Sokkal alacsonyabb energiaszinten játszódnak le itt a folyamatok, mint az egy átlagos, konvencionális magfizikai kutatásban előfordul. Nyilván az a célunk, hogy amennyire lehetőségünk van, a magreakciókat abban az energiatartományban vizsgáljuk, amilyenben a csillagok belsejében ténylegesen lejátszódnak. Itt azonban rögtön szembesülünk egy nehézséggel. Alacsony energiaszinten a töltött részecskék által kiváltott magreakciók extrém alacsony hatáskeresztmetszettel, vagyis nagyon alacsony valószínűséggel fordulnak elő és játszódnak le. Ennek köszönhető egyébként, hogy Napunk is több milliárd évig sugározza az energiát, nem pedig hidrogénbomba-szerűen felrobban, ugyanis a benne lejátszódó folyamatok igen lassan zajlanak le. Ami előnyös a Nap esetében, az azonban komoly kihívást jelent egy kísérleti fizikus számára: ezeket az igen alacsony valószínűségű magreakciókat kell földi körülmények között tanulmányozni.

Egyrészt tehát fontos észrevennünk, hogy alacsony energiás magreakciók vizsgálatához kis részecskegyorsítókra van szükség, nem szükséges óriási energiát biztosító nagy berendezések használata. Éppen ezért egy ilyen intézet, mint a miénk itt Debrecenben, alkalmas ezeknek a kutatásoknak az elvégzésére. Másrészt viszont a reakciók igen alacsony hatáskeresztmetszete miatt számos kísérleti nehézség is felmerül, amiket meg kell tudni oldani.

Ezekben a vizsgálatokban születnek olyan eredmények is, amelyek esetleg fontosak lehetnek a fizika más területein is, vagy esetleg technikai fejlesztéseket is jelenthetnek. Egy példát említve, az előbb szóba került az elektronárnyékolás jelensége, ami igen alacsony energiaszinten befolyásolja a magreakciók lejátszódásának valószínűségét. Ilyen irányban is kiterjedt vizsgálatokat folytattunk az elmúlt években, és ennek egy érdekes következménye, hogy ez a jelenség hatással lehet különböző radioaktív izotópok felezési idejére. Azt találtuk, hogy bizonyos modellek úgy tudják megmagyarázni a mérési eredményünket, hogy közben jóslatot tesznek arra, hogy radioaktív izotópok különböző hőmérsékleten, illetve különböző közegekben elhelyezve megváltoztatják a felezési idejüket. Tehát például egy radioaktív izotóp felezési ideje lerövidül, ha megfelelő körülmények közé helyezzük el ezt az izotópot. Mondanom sem kell, hogy ez milyen jelentőségű, az asztrofizikán kívül, a tudomány más területein is, vagy akár a mindennapokban. Az atomerőművekkel kapcsolatos állandó gond a radioaktív izotópok tárolása. Ha valamilyen módon sikerülne a radioaktív izotópok felezési idejét lerövidíteni, akkor ezek a problémák megoldódhatnának egy ilyen technika segítségével.

Nem állítom, hogy a mi kísérleti eredményeink segítségével már meg is találtuk volna a megoldást, de mindenesetre érdekes következménye a vizsgálatainknak, hogy az izotópok felezési ideje is bizonyos körülmények között változhat, ami hosszú távon hatással lehet a radioaktív hulladékok problémájára is.

Az ATOMKI épülete télen

Milyenek eszközök, berendezések találhatók a kutatóintézetben?

- Az ATOMKI-ban lévő feltételek egyrészt jónak mondhatók, ugyanis rendelkezünk két részecskegyorsítóval, egy ciklotron és egy Van de Graaf típusú eszközzel. A ciklotron gyorsító az országban egyedül Debrecenben található. Hiba lenne azt mondani, hogy a technikai feltételekkel elégedettek lennénk, hiszen ezek a gyorsítók sem elégíthetnek ki minden igényt. A Van de Graaf gyorsító a hetvenes években épült, nagyrészt hazai fejlesztés révén, épp ezért számos olyan paramétere van, ami már nem állja meg a helyét a nemzetközi összehasonlításban. Ezért nagyon hasznos volna, ha intézetünk be tudna szerezni egy új gyorsító berendezést. 
A kísérletek másik oldalát tekintve, rendelkezünk még kiegészítő berendezésekkel: gamma- és részecske detektorokkal, de ezek fejlesztésére is nagy szükség volna, sajnos az anyagi feltételek viszont nem mindig adottak. Meg kell találnunk tehát azokat a témákat, amelyek a rendelkezésre álló kísérleti eszközökkel elvégezhetők, de a jövőben egyre nehezebb is lesz olyan magreakciókat találni, amelyeknek a vizsgálata nem igényel komolyabb beruházást. Reméljük, hogy a következő években mind a gyorsító technika, mind pedig a detektálási technika irányából lényeges fejlesztéseket tudunk véghez vinni.

A behatárolt technikai feltételek miatt nagyon fontos, hogy nemzetközi együttműködésekben is tudjunk dolgozni. Amit már említettem korábban, a Luna-együttműködés nagyon jó példa a sikeres közös munkára. Az ennek keretében elvégzett magreakció-vizsgálatokat mind az említett gran sasso-i laborban végeztük, ami a világon egyedülálló lehetőségeket teremt az asztrofizikai magreakció vizsgálatokra. A kísérletekhez szükséges kiegészítő és tesztmérésekre az ATOMKI gyorsítóit is használtuk. Ilyen értelemben tehát a Luna-együttműködés is profitált abból, hogy az ATOMKI-ból is vannak tagjai. Itt tudtunk olyan méréseket elvégezni, melyek az ottani gyorsítóval nem lettek volna kivitelezhetők, viszont szükséges kiegészítő mérést jelentettek az ottani nagy jelentőségű vizsgálatokhoz.

Milyen a kapcsolat a Debreceni Egyetemmel? Végez-e oktatói tevékenységet?

- Fájó pont az intézet számára, hogy az egyetemmel való együttműködés nem mondható ideálisnak. Korábban nagyon jó kapcsolatot ápolt az intézet a Debreceni Egyetemmel, most is tagjai vagyunk az „Universitas-egyesülésnek”, tehát elvben a két intézmény között szoros és jó kapcsolatnak kellene felállnia, és van is erre példa. Számos, az egyetemen végző fizikus hallgató az intézetben végzi a diploma vagy TDK munkáját. Ennek ellenére úgy látom, hogy a viszony sok ponton javítható lenne és remélem, hogy a jövőben is lesz erre lehetőség.

Oktatómunkát nem végzek, és a csoportunkból senki nem oktat az egyetemen, épp ezért nehezebb számunkra doktorandusz vagy diplomamunkás hallgatót idecsábítani. Ennek az egyetem oldaláról is érthető oka van, hiszen a fizikus hallgatók létszáma az elmúlt években csökkent, az egyetemi oktatók létszáma pedig nagyjából jól lefedi a fizikus hallgatók oktatási struktúráját. Nem nagyon van lehetőség arra, hogy ebbe a munkába bekapcsolódjék az intézet, így viszont nehéz a diákokkal megismertetni és megszerettetni az intézetben folyó munkát. Reméljük azért, hogy ez a jövőben változni fog, és sikerül az egyetemen fizikát tanuló diákokat az intézetbe csábítani.

Az intézet együttműködésével 2004-ben jelentettek meg egy DVD-t „Az elemek keletkezése” címmel, mely kifejezetten a fiatalabb korosztályt célozva népszerűsíti a fizika és a természettudományok világát. Honnan jött az ismertető animációs film elkészítésének az ötlete?

- Lehetőségeinkhez képest próbáljuk népszerűsíteni a fizikát és az intézetben folyó kutatómunkát, ez a film valóban jó példa erre. Az első alapkiadás Japánban jelent meg egy ismeretterjesztő VHS kazetta formájában. Csoportunkból két fizikus is töltött több évet egy japán kutatóintézetben és így kerültek kapcsolatba azokkal a kutatókkal, akik ezt kiadták. Az angol és japán nyelven megjelent anyag számos díjat és elismerést kapott külföldön. Innen jött az ötlet, hogy célszerű lenne ennek a DVD-nek a magyar kiadását is elkészíteni. Alapozva a japán kutatókkal meglévő jó kapcsolatunkra, megszereztük a kiadáshoz szükséges jogokat és elkészítettük a film magyarra szinkronizált változatát. A kiadáshoz pályázati támogatásokat is igényeltünk, a filmet ingyen juttattuk el valamennyi középiskola számára, akik az igényüket benyújtották. Általában fizika fakultáció és szakkör keretében vetítették le a filmet, ezzel a diákok számára is vonzóbbá téve a fizika tudományterületét. Talán emiatt is többen fognak fizikus vagy fizika tanári szakra jelentkezni középiskolából.

Népszerűsítő tevékenységeink közül nem csak ezt a DVD-t érdemes megemlíteni, hanem azt is, hogy intézetünk minden évben megrendezi a fizikai szakhetet. Ekkor egy héten keresztül látogatásokat szervezünk az intézetbe , minden nap egy-egy ismeretterjesztő előadást tartunk, ahova általában a debreceni gimnáziumokból, középiskolákból várjuk a hallgatókat, akik szép számban meg is szoktak jelenni. Két alkalommal rendeztük meg továbbá, szintén nagy sikerrel, a „Rádioaktivitás a természet része” című ismeretterjesztő kiállítást, hogy a diákok és a felnőtt lakosság számára is közérthetőbbé tegyük a rádioaktivitás témakörét. Célunk, hogy ez ne csupán félelemkeltő fogalom legyen az emberekben, hanem megismerjék a sugárzásnak a természetben betöltött szerepét is.

Visszatekintve az azóta eltelt időszakra, megváltoztatta-e bármilyen szempontból a kapott díj a kutatási tevékenységét, esetleg adott-e új lendületet?

- Egy díj elnyerése nem változtathatja meg a kutatási irányt. Ezt ugyanis a tudományban fennálló, megválaszolatlan kérdések megoldására való törekvés kell, hogy megszabja. Egy díj csak ahhoz adhat újabb indíttatást, ami az én esetemben is történt, hogy amit csinálok, annak tényleg van értelme, elismerik és érdeklődésre is számot tart, tehát érdemes vele foglalkozni.