Lézerfény, mely kivezet az alagútból
Beszélgetés
Kroó Norbert fizikussal, az Akadémia fõtitkárával
– Amikor II. Erzsébet hozzánk látogatott és felsorakoztak az õt köszöntõk, a külsõ megfigyelõ azt láthatta, hogy a királynõ megáll Kroó Norbertnél. Ön mond valamit õfelségének, ezután hosszan és kellemesen elbeszélgetnek. Mi volt az a közös téma, ami olyan érdekesnek bizonyult, hogy felrúgta a protokollt?– Valóban így volt. Honnan tudja?
– Maradjon az én titkom. Az öné mi volt?
– A királynõnek
Kosáry Domokos, az Akadémia akkori elnöke mutatott
be mint egy akadémiai intézet vezetõjét, akadémikust,
aki mellesleg az Európai Fizikai Társulat soros elnöke.
A királynõ megkérdezte, hogy egész Európa
szervezetünkhöz tartozik-e. Igen, válaszoltam, olyannyira,
hogy ebben a minõségemben felséged húszezer
alattvalójának is a fõnöke vagyok. Tetszett neki
a válasz, megállt, és sok minden más iránt
is érdeklõdni kezdett.
– Hogyan lett valakibõl itt, a Kárpát-medencében az ötvenes években fizikus? Mutassa meg, kérem, a gyermekkorától az Európai Fizikai Társulat elnöki székéig vezetõ utat.– Gyermekkoromban a technika érdekelt, a mérnöki pálya vonzott. Akkor, ha valaki divatos szakmát akart választani, gépészmérnöknek jelentkezett. Az elektronika még gyermekcipõben járt, senki sem gondolt rá! A gépészi szakmának viszont szép hagyományai voltak Magyarországon, gépészmérnökeink nevéhez több nemzetközi hírû alkotás kötõdött. Harmadikos gimnazista voltam, amikor módosítottam a célkitûzésen. Nagyon jól szerepeltem egy matematikaversenyen. Attól kezdve fizikus akartam lenni.
– Ilyen erõvel a matematikus szakot is választhatta volna.– Abban a környezetben, amelyben felnõttem, belém ivódott az az elvárás, hogy lássam, amit én kézzel megcsinálok, abból hol pottyan ki a sült krumpli. Magyarul, szeretem tudni, ha valami értelmeset teszek, annak hol lesz meg a haszna. Csepelen nõttem fel…
– Ott járt gimnáziumba?– Nem, a Fáy Gimnáziumban tanultam. Csepelrõl ingáztam a IX. kerületbe. Az elsõ reformosztályba kerültem, átéltem ennek minden elõnyét és hátrányát.
– Jó tanárok voltak a középiskolában?– Ebben a gimnáziumban voltak jó tanárok. A fizikatanárom Eötvös tanítványa, Stróbl Ernõ volt. Kémiára Bárány Nándor tanított, aki késõbb a Mûegyetemen lett docens. Nagyon szeretett, én is õt.
1953-ban érettségiztem, akkor úgy gondolták, hogy diplomataiskolába küldenek, mert nekem diplomataadottságaim vannak.
– Volt alapja ennek a feltételezésnek?– Valószínûleg igen. Van érzékem hozzá, ezt észrevették, ugyanakkor más jobban érdekelt. Mindenesetre elküldtek a diplomataképzõ iskola toborzó ülésére, amit Sík Endre, az akkori külügyminiszter és Mód Aladár, az iskola igazgatója vezetett. Megkérdezték, ki az, aki hajlandó életét és vérét adni a diplomáciáért. Legtöbben rábólintottak. Hatan nem így vélekedtünk, velünk hosszan beszélgettek, igyekeztek bennünket megpuhítani. Akkortájt a statisztikának százszázalékosnak kellett lennie. Az egyórás beszélgetés után négyen beadták a derekukat, ketten úgy döntöttünk, nem. Meg voltam gyõzõdve arról, hogy utánam nyúlnak, de szerencsém volt, mivel a matematikaversenyen elért helyezésem következében nem kellett felvételi vizsgát tennem. Így bejutottam az Eötvös Loránd Tudományegyetem fizikus szakára.
– Lám, a matematikának is megvan a haszna, abból is lehet sült krumpli! A fizikust így is segítheti a matematika.– Azt, hogy a matematika segíthet és segíti is a fizikust, senki sem vitatja. Nekem ily módon is segített. Amikor az egyetemet elvégeztem, a Központi Fizikai Kutató Intézetbe kerültem, szerencsémre. Szilárdtest-fizikával foglalkoztam, és egészen fiatalon elnyertem a Nemzetközi Atomenergia-bizottság ösztöndíját, így Svédországban tölthettem egy évet. Amikor hazajöttem, elõször csoportvezetõ, majd fõosztályvezetõ lettem. Ezután Dubnába kerültem.
– Elég gyorsan haladunk, pedig még sok mindenre kíváncsi vagyok. Ezért még az elõzményekrõl kérdeznék. Nem akármilyen idõkben volt egyetemista. Hogyan emlékszik azokra az évekre?– Nagyon jó évfolyam volt a miénk, nyolcan mentünk a KFKI-ba. 56 viharaiban évfolyamunkról, késõbb a KFKI-ból is, különbözõ idõkben többen külföldre távoztak. Sokan neves emberek lettek. Legjobb barátom, Csonka Pál, a karburátoros Csonka János unokája, 56-ban ment el, engem is hívott. Nem tartottam vele, utóbb nekem adott igazat. Amerikában lett jó nevû professzor. Néhány éve ösztöndíjjal hazajött kutatni, s akkor a KFKI-ban együtt dolgozhattunk.
– Amikor ön a KFKI szilárdtestfizikai osztályán a neutronszórási kísérleteket tervezte és fizikusként kinõtte magát, a hatvanas–hetvenes években az intézet a virágkorát élte. Lelkesek voltak a fiatal kutatók, volt pénz, paripa. Sok jó fizikus dolgozott akkoriban ott együtt. Ez az idõ, úgy tûnik, elmúlt.– Hát igen… Pályakezdõként nagyon jó társaságba kerültem, azt a csapatot Pál Lénárd építette fel. Fiatal kutatóként fantasztikus éveket éltem meg. Az akkori körülményekhez képest gyakorlatilag mindent megkaptunk, ami Magyarországon lehetséges volt az eredményes kutatáshoz. Ennek lett az eredménye az is, hogy 1964-ben megkaptam a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség ösztöndíját svédországi kutatómunkára. Az az idõ a svéd fizika aranykora volt.
– A fiatal Kroó Norbert mibõl érzékelte azt, hogy a tudomány gyümölcsöskertjébe érkezett?– Elõször is, mivel Svédországban adják ki a Nobel-díjakat, minden kiemelkedõ tudós, aki a szakmában számított, oda igyekezett, hogy megmutassa magát. Velük ott találkoztam. Svédország, az akkori Európa egyik leggazdagabb országaként, erõsen támogatta a tudományt. A tudományorientált országban óriási presztízse volt a kutatómunkának. Az atomenergia-ipar Európa-szerte terjeszkedett, Svédország az atomerõmûvekre építette energiaprogramját. A gondok akkor még nem látszódtak… Gondolja meg, milyen szerencsés helyzetbe kerültem: egy kutatóreaktor mellett dolgoztam, a hatvanas évek közepén, Svédországban. Ráadásul kiváló fõnököm volt, akitõl sokat tanultam. Nem csak szakmát, emberséget is.
– Például mit?– Megtanultam, hogy a kutatásban nincs tekintélyelv, csak az észérvek számítanak. Megtanultam, hogy a modern tudományban kutatni kollektívában érdemes. Az elszigetelt tudós bonyolultabb ügyekben óhatatlanul elvész. Megtanultam, miként kell a magunk elé tûzött célt tudatosan elérni. Megtanultam, hogyan lehet egy laboratóriumot normálisan felszerelni… Természetesen akkor, ha a pénz nem számít. Rengeteg praktikus dolgot tanultam, aminek azután idehaza nagyon jó hasznát vettem.
– Ezután következett Szovjetunió, Dubna, az Egyesített Magfizikai Kutatóintézet, ahova már igazgatóhelyettesnek hívták.– Dubna külön történet. Elõtte talán néhány mondat arról, hogyan kerültem oda. Pár hét különbséggel két meghívást kaptam. Az egyik post doc ösztöndíj volt, Brookhavenbe szólt, a New York melletti nagy kutatóintézetbe. A másik Dubnába szólított, igazgatóhelyettesnek. Szerettem volna Brookhavenbe menni, de hivatalosan elvárták, meg is mondták, hogy a magyar tudomány érdeke azt kívánja, Dubnába menjek. Noha az útnak indítás kényszernek tûnt, végül nem bántam meg. Dubnában nagyon jó kollektívába kerültem. Fõnököm kiváló ember, a Nobel-díjas Ilja Mihajlovics Frank volt, akivel örömmel dolgoztam együtt. Õ a Cserenkov-sugárzás elméleti kidolgozásáért kapott Nobel-díjat. Rajtam kívül Sapiro professzor volt a helyettese, akit e körben, gondolom, nem kell külön bemutatnom. Tõlük is rengeteget tanultam.
Elmondok egy apró, jellemzõ történetet a megérkezésem utáni napokból. Dubnában a titkárnõ szobájából balra nyílt az igazgató, Frank professzor szobája, jobbra az enyém. Egy este egyedül dolgoztam ott csendes magányban, a titkárnõ már régen hazament. Halk kopogást hallottam az ajtón, majd bedugta fejét Frank professzor, s megkérdezte, bejöhet-e, zavarhat-e egy kicsit. Kezében legújabb könyve, amit nekem dedikált, és kifejezésre juttatta, megtisztelném, ha elolvasnám. Természetesen hellyel kínáltam, nagyon izgatott lettem a szokatlan szituációtól, õ már világszerte ismert neves tudós volt, meglett korban, szemben az én 32 évemmel. Frank professzor leült, majd rátért jövetele másik okára. „Olvastam az ön életrajzában, hogy aranygyûrûvel tüntették ki. Megmutatná nekem azt a gyûrût, én is megmutatom a Nobel-érmemet”. „Sajnos nincs nálam, otthon tartom” – szabadkoztam. Döbbenten nézett rám. „Nem hordja magánál?” „Sajnos nem, de a következõ alkalommal elhozom” – válaszoltam. Úgy is lett. Amikor legközelebb hazajöttem, kivittem a gyûrûmet Dubnába. Így azután megcsodálhattuk egymás trófeáit.
– Mi volt a dolga Dubnában?– Ott impulzusreaktor üzemelt, ami egy impulzus-neutronforrás. Annál a reaktornál dolgoztam. Ma már ennél nagyobb impulzusreaktor mûködik Dubnában. Helyettesi feladataim közé tartozott a nemzetközi kapcsolatok ápolása, a tagországbeli kutatók összefogása és a szilárdtest-fizikai kutatások felügyelete. Emellett hozzám sorolták be az elektronikus fõosztályt.
Láthatja, a nemzetközi kapcsolattól nem tudok szabadulni. Nem is akarok, szívesen csinálom.
– Mondják, önnek igazán jó a kapcsolatteremtõ képessége, s mindezt több nyelven teszi.– Nekem már annyi örömöm volt a tudományban, miért ne tegyek lépéseket azért, hogy másoknak is lehessen. A jó kutatókat segíteni kell „eladnunk” külföldön, s ehhez bizony kapcsolatok kellenek.
– Hallottam, hogy annak idején csaknem egy órát beszélgetett a moszkvai televízióban Szergej Kapicával a rendezõ legnagyobb megelégedésére.– Az Kapica érdeme volt. Közvetlenségével olyan atmoszférát teremtett, hogy észre sem vettem a kamerákat, csak akkor tûntek fel, amikor a rendezõ megköszönte részvételemet.
– Szergej Kapica akadémikus, fizikus és a Nobel-díjas nagy Pjotr Kapica fia…– És kiváló népszerûsítõ, nagyon jól eladja a tudományt. Ma is megvan egy mûsora a televízióban, a Nyilvánvaló, de hihetetlen. Meghívott beszélgetõtársakkal a mikrokozmosztól a makrokozmoszig taglalták a világ rejtelmeit. Az akkori Szovjetunióban Kapica mûsora óriási népszerûségre tett szert. Õ volt a legismertebb szovjet tudós.
– Mirõl beszélgettek, a fizikáról vagy a társadalomról?– A lézerfizikáról.
– Amikor Dubnából hazatért, az optika, a lézerfizika kezdte foglalkoztatni.– Nem volt ez automatikus választás. Amikor hazajöttem, fõigazgatómat, Pál Lénárdot arra kértem, hogy adminisztráltam már eleget, hagyjon a tudományban dolgozni. Fél év sem telt el, amikor hívott, vegyem át a KFKI optikai fõosztályát. Mondtam, nem szívesen vállalnám el, hiszen azon túl, hogyan kell egy lézert bekapcsolni, nemigen értek az optikához. Pál Lénárd pedig csak rábeszélt, õ tudta, miért. Három nap gondolkodási idõt kértem, s rájöttem, nem haragíthatom magamra a fõnökömet, tehát elvállaltam. Az volt a feltételem, hogy megtarthassam a neutronos csoportomat, amit aztán bevittem az optikai fõosztályba. Kemény három év következett. Megtanultam az optikát, s mivel a szilárdtest-fizikai gondolkozásom megmaradt, a két diszciplínát összeházasítottam.
– Kiderült, ismét jól választott. A lézerfizika dinamikusan fejlõdõ területnek bizonyult, s ami nagyon fontos, nem kellenek hozzá megfizethetetlen nagyberendezések. A kísérletekhez jó ötletekkel KFKI-szinten is össze lehetett rakni a berendezéseket. Rosszul látom?– Nagyon jól látja. Sokkal szegényebb lenne az életem, ha akkor nem vállalom el ezt a feladatot, nem teszem meg a lépést a kiszámíthatatlan kaland felé. Jó választás volt, ami végigkövette az életemet, közben sok örömet adott.
– Kérem, beszéljen kissé konkrétabban is a szakmájáról.– Elsõsorban az iránt érdeklõdtem, miként mozognak az atomok a szilárdtestekben, a folyadékokban. Ott kollektív mozgások vannak, hullámok terjednek… E mozgások dinamikája érdekelt, amit rugalmatlan neutronszórással vizsgáltunk. Amikor a neutron szóródik, megváltozik az iránya, a sebessége. Ezekbõl a változásokból következtethetünk arra, hogy amivel kölcsönhatásba lépett, annak mekkora energiája, milyen impulzusa volt. A szilárdtestfizikust mindig az ún. diszperziós görbe érdekli, ami megmutatja, miként függ egy kollektív gerjesztés energiája a hullámhosszától és az impulzusától. Ez az összefüggés jelzi, milyen a spektruma e rezgéseknek, amelyek lehetnek atomi rezgések, mágneses rezgések… Az elméleti hátteret a szóráselmélet adja. Amikor átnyergeltem az optikára, észrevettem, hogy a szóráselmélet alapvetõ megközelítési módjai az optikában is sok mindenre alkalmazhatók. Az összekötõ szálakat kerestem: hogyan használhatom az optikai módszereket a szilárdtest-fizikai problémák megoldásakor, a szilárdtest-fizikai tudásomat pedig az optikában? Magyarországon abban az idõben nem lehetett megvenni vagy megrendelni a szükséges mûszert. Azt bizony nekünk kellett kifejlesztenünk. A szükségbõl erényt kovácsoltunk. A kísérletek mûszereinek kifejlesztésekor késõbb világszerte használt újításokat vezettünk be. A hetvenes évek elején az általam irányított neutronfizikai laboratóriumot a világ elsõ tíz laboratóriuma között tartották nyilván. Sokan megkérdezték, hogyan sikerült ilyen nyomorúságos anyagi körülmények között mindezt elérni. Mosolyogtam, s utaltam a magyarok jellemzõ tulajdonságára: tele vagyunk õrült ötletekkel.
– Ahhoz azonban, hogy jó ötleteinkbõl mi húzzunk hasznot, ismét csak pénz szükségeltetik. Különben mások lesznek sikeresek a mi ötleteinkbõl.– Arra törekedtünk, hogy ötleteink alapján az elsõ kísérleteket magunk csináljuk meg. A drága további finomításokat, a kísérlet pontosítását már nem tudtuk elvégezni. Az ötlet azonban a miénk maradt.
– Mondana példát is ilyen kutatási irányra?– A lézerfizikában nagyon erõs lézerekkel a lézer–anyag kölcsönhatását tanulmányoztuk. Azt vizsgáltuk, miként befolyásolja az erõs lézersugárzás a szilárdtestek különbözõ tulajdonságait. Igyekeztünk új lézereket kitalálni. Szükség teremtette filozófiánk szerint: nagy ország, nagy lézer, kis ország, kis lézer. Megpróbáltuk lézereinket miniatürizálni, olcsóbbá, ugyanakkor jobb hatásfokúvá tenni. A lézernyaláb minõségének javításával elértük, hogy a sugárnyalábot kicsire fókuszálhattuk, így lézereink ugyanazt a teljesítménysûrûséget adták, mint a sokkal nagyobb teljesítményû, de nem olyan jó minõségû társaik. E kutatási irány sikeréhez nagy segítségünkre volt szilárdtest-fizikai és optikai tudásunk összegzése. Ebbõl sok elõnyünk származott.
– Szavaiból kitûnik, lézerfizikában világviszonylatban is jók vagyunk. Hogyan szerezhet nevet, elismertséget egy intézet, egy kutatólaboratórium a szakmában?– Egyszer egy neves francia szilárdtestfizikus volt a vendégünk. Látogatása végén bejött hozzám elbúcsúzni. Azt mondta, náluk, Franciaországban az a szokás, hogy a vendéglátónak leírják tapasztalataikat. Õ ezt megtette, és szeretné nekem átadni. Meglátásait tizenöt pontban, egy gépelt oldalon foglalta össze. Azóta is használom ezt a lapot, egyik ajánlását pedig most a kérdésre válaszként felidézem. Azt írta, olyan szakmailag ismert intézettõl, mint a miénk, elvárható, hogy egy-egy területen a világ élvonalában legyen, elsõ helyen szerepeljen. Az én helyemben arra törekedne, hogy intézetemnek még egy-két ilyen helyezése legyen. Hasznos tanács volt, megfogadtam.
– Munkatársai is?– Igen. Fantasztikus munkatársakkal dolgozom fönn a KFKI-ban. Az utóbbi idõben két friss eredménnyel is büszkélkedhetünk. Az egyik csoportunk a világon elõször hozott létre röntgenhologramot.
A hologram, mint tudjuk, magyar specialitás. Gábor Dénes fedezte fel, aki elektronsugárral készítette az elsõ hologramot. A bostoni Szõke professzor dolgozta ki annak az elméletét, miként lehetne röntgenhologramot létrehozni. Ezután pedig akadt egy magyar kutatócsoport a Szilárdtest-fizikai Kutatóintézetben, amely ezt meg is valósította.
– Faigel Gyula és Tegze Miklós Széchenyi-díjat kapott érte idén tavasszal.– Így van, és nagyon remélem, hogy egyik fiatal kollégánk, aki a világon a legrövidebb lézerimpulzust elõállította, ugyanebben az elismerésben részesül. A lézerek fejlesztésének egyik fontos iránya az egyre rövidebb lézerimpulzusok elõállítása. Minél rövidebb ugyanis a lézerimpulzus, annál jobb idõfelbontást érhetünk el, tehát annál rövidebb idejû folyamatokat vizsgálhatunk. Ezenkívül minél rövidebb az impulzus, adott energia mellett annál nagyobb a teljesítmény. A lézerimpulzus rekordját hosszú ideig mi tartottuk. Ezt úgy sikerült elérnünk, hogy az osztrákokkal együttmûködve speciális lézertükröket készítettünk…
– Mire kellettek a tükrök?– Az ötlet nagyon egyszerû. A határozatlansági reláció értelmében minél rövidebb egy folyamat, annál határozatlanabb az energiája. A nagyon rövid lézerimpulzusnak tehát nagyon széles az energiaspektruma. Ezért azután, ha diszperziós anyagon, például üvegen halad át, az reménytelenül „szétkeni” az impulzust. Többek között ezért nem készíthetünk adott határnál rövidebb lézerimpulzust. Mindezt annak idején nagyon bonyolult módon igyekeztek kompenzálni. A fénynyaláb útjába prizmát, prizmarendszereket raktak úgy, hogy a fény lassú komponense rövid, a gyorsabb hosszabb utat tegyen meg. A végén összehozták õket. Rendkívül drága, bonyolult és megbízhatatlan eszköz volt. Ezután jött az ötlet: valósítsuk meg ezt különleges tükrökkel. Tükrök ugyanis minden lézerhez kellenek. A lassú komponens visszaverõdik a felületen, a gyors része mélyen belemegy, utána verõdik vissza. Így kiiktathattuk a prizmákat, lézertükrök pedig amúgy is kellettek… Így sikerült elérni a rekordot, aminek nagy visszhangja lett.
– Mennyi a rekord?– Ez 4,5 femtoszekundum, tehát 4,5x10–15 másodperc. Alig több, mint néhány rezgés ideje.
– Hogyan lehet rövid idõt mérni?– Jó kérdés! Ez nagyon bonyolult feladat. Több módszer ismert erre. Az egyik szerint két részre bontjuk az impulzust, s a nyalábokat olyan anyagba vezetjük, ami erõsen nem lineáris.
– Ezt hogyan kell értenünk?– Ezekben az anyagokban kétszer akkora fényintenzitás hatására nem kétszer, hanem többször akkora effektus keletkezik. Amikor a két nyalábot ebben a kristályban összehozzák, ott az jobban világít, mint a másik helyen. A távolságot lemérhetjük, a sebességet ismerjük, ebbõl az idõ kiszámítható. Vannak persze közvetlen idõmérési módszerek is, ezek azonban az extrém rövid impulzusok esetében nem nagyon válnak be.
| Természet Világa, | 130. évf. 9. sz. 1999. szeptember, 386–390. o.
https://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/ https://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/ |