Mi a terahertzes sugárzás, mik a főbb sajátosságai?
– A terahertzes (THz-es) sugárzás – csakúgy, mint a rádióhullámok vagy a fény – az elektromágneses hullámok egy fajtája. Rezgési frekvenciája jellemzően a 0,3–30 THz, hullámhossza az 1 mm–10 µm tartományba esik, ami a mikrohullámok és az infravörös sugárzás tartománya között található az elektromágneses spektrumban. 1 THz = 10¹² Hz, azaz másodpercenként 1 000 000 000 000 rezgés.
A THz-es sugárzás alkalmazási területei közé tartozik egyebek között az anyagtudomány, a biológia, az orvosi diagnosztika és a biztonságtechnika. Szerves molekulák jól azonosíthatók THz-es spektrumuk alapján, amely a molekulák konformációjára és hidratációs (vizes környezetbeli) állapotára is érzékeny.

Mik a tudományos kutatás és a műszaki fejlesztés jelenlegi fő irányai a terahertzes tudományban?
– A THz-es tudomány mintegy két évtizeddel ezelőtt indult gyors fejlődésnek, amikor a rövid fényimpulzusokat előállító szilárdtest-lézerek széles körben hozzáfér­hetővé váltak. Ilyen lézerek jól használhatóak az optikainál 2-3 nagyságrenddel kisebb frekvenciájú THz-es impulzusok előállítására is. Az utóbbi néhány évben sikerült jelentősen megnövelni a THz-es impulzusok energiáját és elektromos térerősségét. Jelenleg az egyik legizgalmasabb kutatási terület ilyen nagy, akár 1 MV/cm értéket is meghaladó térerősségű THz-es impulzusok spektroszkópiai, anyagtudományi alkalmazása.

Mi ebben a fejlődésben a pécsi csapat szerepe?
– A PTE Fizikai Intézetében több mint tíz évvel ezelőtt kifejlesztett ún. döntött impulzusfrontú pumpálás technikáját ma már egyre több helyen alkalmazzák világszerte.
Az utóbbi néhány évben ennek a technikának a továbbfejlesztésével foglalkoztunk. Elméleti eredményeinket kísérletekkel is igazoltuk: A garchingi Max Planck Intézettel együttműködve néhány hete sikerült az eddigi legnagyobb, közel 0,5 mJ energiájú THz-es impulzusokat előállítani és jellemezni. A forrásfejlesztés mellett elkezdtünk foglalkozni az ilyen extrém nagy energiájú THz-es impulzusok alkalmazási lehetőségeivel is, ami teljesen új és igen izgalmas terület.

Eddigi kísérleti eredményeik túlnyomó részét külföldi laboratóriumokban érték el. Milyen lehetőségek vannak Pécsett, illetve Magyaror­szágon?
– Úgy tűnik, a körülmények szerencsésen alakulnak. Az addigi kutatásaink eredményességének köszönhetően egy éve Hebling János vezetésével megalakulhatott az MTA-PTE Nagyintenzitású Terahertzes Kutató­csoport. Időközben kiépítettük a PTE SzKK-ban a Nagyintenzitású Terahertzes Labora­tóriumot. Így a megfelelő tudományos csapat és az infrastruktúra is rendelkezésre áll. A laborunkban jelenleg kb. 1 µJ energiájú THz-es impulzusok érhetők el, ami a megfelelő diagnosztikai háttérrel együtt anyagtudományi és spektroszkópiai alkalmazások igen széles körét teszi lehetővé már most is. Ennek kihasználásában komolyan számítunk hazai és külföldi partnerek érdeklődésére.
A lézeres és THz-es infrastruktúra folyamatban lévő további jelentős fejlesztésével várhatóan a jövő év első felére képesek leszünk 0,5–1 mJ energiájú THz-es impulzusok rutinszerű előállítására. Ezzel a pécsi Nagy­intenzitású Terahertzes Laboratórium a világon egyedülálló lehetőségeket fog nyújtani.
Számítunk arra is, hogy a Szegeden megépülő ELI-ALPS attoszekundumos kutatóközpontban tervezett THz-es infrastruktúra kiépítésénél jó eséllyel pályázhatunk beszállítói feladatokra. Az ELI-ALPS sokoldalú sugár- és részecskeforrásaival intenzív THz-es impulzusokat kombinálva, páratlan lehetőségek nyílnak meg az attoszekundumos fizikától a részecskegyorsításig.

Milyen alkalmazási lehetőségeket látnak az extrém nagy térerősségű THz-es impulzusok számára?
– Az egyik legígéretesebb terület a töltött részecskék manipulálása. A THz-es sugárzás viszonylag hosszú hullámhossza természetes módon illeszkedik például elektron- vagy protonnyalábok, illetve -csomagok jellemző méreteihez. Több szabadalmi bejelentést is tettünk ebben a témában. A legizgalmasabb talán a lézeres protongyorsítóval kombinált THz-es utógyorsító ötlete, amely előrevetíti egy kompakt hadronterápiás berendezés lehetőségét a rákgyógyászat számára. Természetesen a kihívás is óriási!•