2017. július: jegyzet, bioinformatika, portré, lézer, építés, tudomány, agykutatás, logisztika, it, innováció, fenntarthatóság, hulladékgazdálkodás, zöldkörnyezet, energiagazdálkodás, kiállítás/konferencia, megújuló energia
2017. július 4.

Szerző:
Szegedi Imre

Fotó:
Árvai Károly/kormany.hu

Kész a központ, jönnek a lézerek

Magyarország modern kori története legnagyobb tudományos beruházásának nevezte Orbán Viktor miniszterelnök a szegedi lézerközpontot az épületkomplexum átadásán. A miniszterelnök szerint a kutatóközpont nem olyan beruházás, amellyel felzárkózhatunk Európához, hanem olyan, amellyel Európa felzárkózik a világhoz. Az ELI-ALPS (Extreme Light Infrastructure Attosecond Light Purse Source) lézereinek egyik legfontosabb tu­lajdonsága, hogy nagyon rövid időtartamú fényimpulzusokat bocsátanak ki.


A szegedi szuperlézerrel kapcsolatos első fontosabb bejelentés a szegedi városházán történt: 2007-ben beszéltek először a város és az egyetem vezetői arról, hogy az Európai Unió döntése alapján tudományos nagyberuházásokat hoznak létre a térségben a versenyképesség növelése érdekében. Ezek között szerepelt a lézerfizika és Szeged városa, valamint a tudományegyetem világhírű lézerfizikai iskolája. A következő fontos dátum: 2009. október 1. Ekkor jelentették be hivatalosan, hogy Magyarország Csehországgal és Romániával közösen építheti meg szegedi, prágai és bukaresti helyszínnel az Európai Unió 44 tudományos nagyberuházásának egyikét, a lézeres kutatóközpontot. Akkor arról szóltak a hírek, hogy a szuperlézer néven emlegetett ELI teljes költsége 500 millió euró, ebből közel 245 millió jut a Tisza-parti városban megvalósuló lézerközpontra. Bajnai Gordon akkori miniszterelnök deklarálta: a magyar kormány teljes pénzügyi garanciát vállal a projektre, nemcsak a központ megépítésére, hanem a 25 évig történő üzemeltetésére is. Egy 2011-es kormánydöntés alapján kezdhettek hozzá a Tisza-parti tudományos központ építéséhez. 2012. december 12-ére készültek el a brüsszeli támogatások lehívásához szükséges dokumentációk. Ezek után indulhatott meg a munka: 2014. február 6-án került sor az alapkőletételre. Bő három évvel később, 2017. május 23-án Orbán Viktor miniszterelnök egy üzemre kész kutatóhelyet adott át.
„A beruházás megvalósítását azért nyertük el, mert vállaltuk, hogy hajlandók vagyunk saját költségvetésből és az uniós strukturális alapból kihasítani erre egy összeget. Nem volt könnyű döntés, hiszen a 70-80 milliárdos beruházásról közvetlenül a gazdasági válságot követően kellett dönteni. Egy gyenge lábakon álló Európában mi voltunk azok, akiknek leginkább rosszul állt a szénája, azonban mégis vállaltuk, és lábra álltunk. Ez a beruházás egy újabb lépés a jövő felé. A tudományos élet jövője Szegeden, Magyarországon van. Nem olyan beruházás az itteni, amivel Európához zárkózunk fel, hanem amivel Európa zárkózik fel a világhoz. Reményeink szerint sikerül méltó helyen elhelyezkednünk a világ tudományos tér­képén” – emelte ki Orbán Viktor, aki szerint a központot olyan berendezésekkel szerelik fel, amelyeknél korszerűbbek nincse­nek a világon. Egy olyan tudományterületet képvisel az ELI-ALPS, amelynek fejlődése ma a leggyorsabbak közé tartozik.

Az építkezés 2014-ben kezdődött, és idén május 23-án adták át az ELI-ALPS üzemkész épületét. Az alsó képen balról: Lehrner Lóránt, Orbán Viktor, Pálinkás József, az NKFIH elnöke és Botka László Szeged polgármestere.

„Még el sem kezdődött a kivitelezés, a kutatóközpont tervezése során számos olyan szempontot kellett figyelembe venni, amelyhez egyedi építészeti megoldás társult. Ilyen a speciális cölöpözés, a rezgésmentes alap, a tisztaterek kialakítása. A műszaki munkálatokkal párhuzamosan zajlottak a lézerberendezésekkel kapcsolatos beszerzési folyamatok. A kutatók és mérnökök áldozatos munkájának köszönhetően ezek nagy része lezárult, illetve lezárás előtt van. Ennek köszönhetően hamarosan elkezdődhet az elsődleges és a másodlagos források beszállítása. Ezt követően a lézerek összeszerelése és beüzemelése jelent újabb mérföldkövet. Nemcsak a hazai, hanem a nemzetközi tudományos közösség tagjai számára is” – foglalta össze az átadáson az elmúlt évek eseményeit Lehrner Lóránt, az ELI-HU Non­profit Kft. ügyvezető igazgatója.

A 24 500 négyzetméter összalap-területű kutatóközpont stabilitását a talajmechanikai tulajdonságoknak megfelelően 819 cölöp biztosítja, amelyek közül a leghosszabb 45 méter mélyre nyúlik. A rezgésmentes kísérleti terekben a hőingás legfeljebb 0,5 Celsius-fok lehet. Az új központ a világ legnagyobb csúcsintenzitású berendezései közül azzal tűnik ki, hogy itt állítják elő má­sodpercenként a legtöbb és egyben a legrövidebb lézerimpulzusokat, ezzel megfigyelhetővé válnak a molekulákon belül zajló folyamatok. A szegedi lézerek között vannak olyanok, amelyek csúcsteljesítménye néhány petawatt, azonban ezek igen rövid ideig – a másodperc milliárdszor milliomod részéig – szolgáltatnak akkora energiát, mint egymillió paksi atomerőmű. Osvay Károly kutatási-technológiai igazgató egyik korábbi sajtónyilatkozatában arra hívta fel a figyelmet, hogy a szegedi szuperlézer működtetéséhez nem kell külön erő­mű, mert a nagy energiájú impulzusok időtartama nagyon rövid. A másodperc túlnyomó részében nincs „fény”.
Az ELI-ALPS két fázisban, a 2007–2013-as költségvetési időszak és a 2014–2020-as uniós időszak gazdaságfejlesztésre szánt kereteiből valósult meg mintegy 71 milliárd forintból. (Az ELI-ALPS beruházást a kormány az Új Széchenyi program között sze­repelteti.) A tudományos fejlesztés forrásának 85 százalékát az EU Európai Regionális Fejlesztési Alapja biztosította. A jelenlegi elképzelések szerint 2019 közepére minden egységet összeállítanak, illetve letesztelnek. A szegedi központ a Csehországban és Romániában épülő társintézményekkel 2019 végétől működik teljes kapacitással.

A 24 500 négyzetméter összalap-területű kutatóközpont stabilitását a talaj­mechanikai tulajdonságoknak megfelelően 819 cölöp biztosítja, amelyek közül a leghosszabb 45 méter mélyre nyúlik. A rezgésmentes kísérleti terekben a hőingás legfeljebb 0,5 Celsius-fok lehet.

A kutatóhely nemcsak szakmai szempontból, hanem anyagilag is konkurenciát jelent a magyar kutatóhelyeknek, hiszen az ott dolgozók a nyugat-európai bérszínvonalat megközelítő fizetésért dolgozhatnak. Az új magyar tudományos bázis a teljes létszámát 2018 végére éri el, de már most több mint kétszázan dolgoznak Szegeden, hiszen a már az intézet kötelékébe tartozó 140 szakember munkáját – kétharmaduk magyar – hetven­-fős személyzet segíti. Amikor minden a helyére kerül, az intézetben 170 kutató és mérnök dolgozik majd az egykori szovjet laktanya helyén felhúzott ultramodern épületben. A jelenlegi stáb tagjai közül többen évek óta részt vettek az előkészítő munkában – kísérleteket végeztek, illetve kidolgozták a majdani munkát megalapozó elméleteket. Ennek keretében laborokat béreltek a Szegedi Tudományegyetemtől, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközponttól, a Pécsi Tudományegyetemtől. Együttműködési szerződéseket kötöttek görög, svéd, német, francia, spanyol és olasz kutatóintézetekkel. Ezeken a helyeken heteket, hónapokat töltöttek az ELI munkatársai azért, hogy megalapozzák a majdani szegedi kutatásokat, hogy minél jobb eszközökkel kezdjék el a munkát, hogy a lehető legjobb diagnosztikai eszközök álljanak a rendelkezésre. Osvay Károly szerint ugyanis a kutatók nem születnek, hanem évtizedes gyakorlattal válnak azzá a szakemberek. Az ő képzésüket szolgálják az előbb említett együttműködések.
Az első két lézer ebben a hónapban érkezik Szegedre, 2018 elejére pedig már valóban attoszekundumos – egy attoszekundum a másodperc milliárdszor milliárdod része – impulzusaik is lesznek. Az egyik lézerberendezés teljesen kész, a litván partnerek időre teljesítették vállalásukat. A második lézerrendszer július elején a németországi Jénából érkezik, ez utóbbit helyezik azonban először üzembe, a litvánt csak 2018-ban. Az épület ugyan elkészült, de a balti országból érkező berendezés beszereléséhez további fejlesztésekre van szükség. Az úgynevezett közép-infravörös lézert egy Nizza melletti francia vállalkozás szállítja – ezt várhatóan szeptemberben rakják össze.
„Amint beüzemeljük az eszközöket, indulhatnak a mérések. A francia lézerre már két kutatócsoport is mérési időt kért. Terveink szerint decemberben sor kerülhet ezen az első külső kísérletre. Biztosak vagyunk abban, hogy a jénai lézerre is nagyon nagy lesz a kereslet” – nyilatkozta az épületkomplexum átadó ünnepségén Osvay Károly, aki szerint bizonyos területeken kevés a szakember, de olyan is akad, ahol több a jelentkező, mint amennyire igény van. Az előbbire pél­da a lézeres részecskegyorsítással foglalko­zó terület. Európában ugyanis több eszköz – ilyen például a világ leghosszabb szup­ra­vezető lineáris részecskegyorsítója, a Hamburg melletti European XFEL, amellyel atomi szintű szerkezeteket és folyamatokat akarnak lefényképezni – is kiváló kutatási feltételeket biztosít az ilyen képzettségű szakembereknek. Lézeres részecskegyorsításban jártas kutatóból több is lehetne. Kifejezetten lézeres szakemberekből ellenben jól áll a szegedi központ.
„Nagy öröm, hogy idáig eljutottunk, ám a projektet a kezdetektől ismerő, abban aktívan közreműködő és örökösen elégedetlen emberként vannak hiányérzeteim. Ugyanakkor a nagy európai kutatás-fejlesztési be­rendezések építését ismerve nem lehetek elégedetlen” – összegez Osvay Károly, aki példaként a Franciaországban épülő hatalmas nemzetközi kísérleti termonukleáris reaktort (ITER) említi. A Cadarache-ban formálódó fúziós erőmű mögött hiába állnak a legtehetősebb államok – az Egyesült Államokon kívül az Európai Unió, Kína, India, Dél-Korea, Oroszország és Japán –, a kivitelezés majdnem egy évtizedes késésben van. És nem ez az egyetlen példa a csúszásra. Ehhez képest nagyon is időben készült el a szegedi épületegyüttes.

Az épületkomplexum környezetében mindenhol megjelenő vízfelületek, szökőkutak, valamint a teljes területen az esővíz összegyűjtését biztosító, körbejárható záportározó kiváló lehetőséget biztosítanak a zöld környezetben való kikapcsolódásra, és emellett jelentős mikroklíma-javító hatásuk is van.

Az egyértelmű, hogy mit jelent Szegednek az ELI-ALPS, de mit jelent az egyetemnek? – a kérdést Szabó Gábornak, a Szegedi Tudományegyetem rektorának tettük fel. Az akadémikus szerint világosan látszik, hogy a két intézmény között igen szoros együttműködésre van szükség, hiszen egy­másra vannak utalva. Ezt felismerve az egyetem és a lézerközpont stratégiai megállapodást írt alá. Az is egyértelmű, hogy a közös munka első fázisa nem mentes a problémától az egyetem számára, hiszen a kollégák közül sokan, részben vagy egészen átmentek a lézerközpontba, ami természetes folyamat. Hosszú távon azonban az egyetemet is szolgálja ez a csúcsberendezés, mert a központba érkező külföldi kutatókra is számítanak az oktatásban. A lézerfizikus rektor szerint az eddig is elismert szegedi fizikusképzés nívóját emeli, hogy a vendégkutatók folyamatosan nemzetközi szintű előadásokat prezentálnak. Ennek fejében a lézerközpontból az egyetem doktori képzésére delegált fiatal szakemberek tandíjmérséklésre számíthatnak.
Szabó Gábor úgy véli, hogy hosszú távon nagy szerepe lehet a szegedi egyetemnek az ELI-ALPS működésében, elsősorban azért, mert a lézerközpontban végezhető kísérletek komoly előkészítést igényelnek, akár több hónapos, féléves munkát. Ehhez olyan ember kell, aki az ELI-hez, de az adott szaktudományhoz, például a biológiához, anyagtudományokhoz is ért. Az sem biztos, hogy a kísérletezést az ELI-ben kell kezdeni, az egyetemi lézerlaborokban az előkísérleteket lehet elvégezni. „Az ELI-ALPS-nak se módja, se szándéka, hogy felvegyen biológusokat, ve-gyészeket, ezeknek az embereknek az egyetemen kell elérhetőnek lenniük. Ez kiterjed más tudomány területekre is” – érzékeltette a rektor, hogy az egyetem milyen fontos háttérbázist jelent az új központ számára. Szabó Gábortól azt is megkérdeztük, hogy az új kutatóhely hatása érződik-e a jelentkezők számán? A válasz: fizika tanári szakra jóval többen jelentkeztek az idén, mint a megelőző években. Az ELI eddig csak ígéret volt, a fiatalok már látják, hogy az álom megvalósult. A rektor szerint a kutatóhely látogatóközpontját a fiatalokat lenyűgöző élményházzá kell tenni. Óriási lehetőség, ha valakit azért sikerül a műszaki és természettudományos pályára terelni és ott tartani, mert egyszer körbejárta a lézerközpontot. A minta a svájci részecskegyorsító központ, a CERN lehet, ahol hihetetlen profi körülmények várják az érdeklődőket.

Az átadóünnepség „sztárvendége” az attofizika egyik megalapozója, Krausz Ferenc, a Magyar Tudományos Akadémia külső tagja, a németországi Max Planck Kvan­tumoptikai Intézet igazgatója volt. A Móron született fizikus kutatócsoportjával el­sőként állított elő és mért meg attosze­kundumos fényimpulzust – erre 2001-ben Bécsben került sor –, és használta fel azt az elektronok atomon belüli mozgásának feltérképezésére, megalapozva ezzel az attofizika tudományát. A 2008-ra továbbfejlesztett módszerrel rutinszerűen tudnak 100 attoszekundumnál rövidebb impulzusokat előállítani. Ezekkel a molekulákban, szilárd testekben lejátszódó szinte minden folyamat elvileg láthatóvá tehető. A Thomson Reuters 2015-ös elemzése szerint Krausz professzor a kanadai Paul B. Corkummal együtt az attoszekundumos fizikával esélyes a Nobel-díjra. A mindig jól értesült médiacsoport szerint az attoszekundumos fizika a leginkább „Nobel-érett” tudományterületek egyike. (Eddig ez az elismerés el­ma­radt, de lehet, hogy éppen a szegedi eredmények hozzák el az attofizika egyik megteremtőjének a legnagyobb tudományos díjat.)
Az ELI-ALPS legfontosabb munkaeszköze a fény, aminek ezernyi arca van – mondta Krausz professzor, aki szegedi előadásában példákkal is igazolta, hogy miért indokolt fénnyel, így a lézerrel kapcsolatos kutatások számára rendkívüli méretű és ennek megfelelően rendkívül költséges infrastruktúrát létrehozni. Ha sikerülne például azt a napenergiát begyűjteni, ami Szaúd-Arábia területének mindössze nyolc százalékára érkezik, az fedezné a jelenlegi létszámú emberiség teljes energiaigényét. Az internet is elképzelhetetlen lenne az egész világot átszövő optikai szálak hálózata nélkül – itt is fény segítségével továbbítják az információt –, aminek hossza eléri az egymilliárd kilométert.
Kutatók fél évszázados munkájának köszönhetően a lézerek napjainkra a tudomány minden területét meghódították. Lézert használunk a gyógyászatban, az anyagmegmunkálásban és megannyi más területen. Friss lézeres példa a LISA (Laser Interferometer Space Antenna), egy világűrbe tervezett gravitációshullám-detektor. A magyar fizikus szerint az egymástól ötmillió kilométer távolságra lévő három szonda távolságát lézerek segítségével állandósítják – a szondák közötti eltérés a hajszál vastagságánál kisebb lehet, bármilyen nehéz is ezt elképzelni. Ezzel a precizitással a világűr különböző pontjaiból érkező gravitációs hullámokat elképesztő pontossággal és érzékenységgel mérhetik majd.

Az első két lézer idén nyáron érkezik Szegedre, 2018 elejére pedig már attoszekundumos impulzusaik is lesznek. A közép-infravörös lézert várhatóan szeptemberben rakják össze. A beüzemelés után kezdődhetnek a mérések.

Ha már az attofizika költözik a lézerközpontba, nem árt, ha tudjuk, mennyi idő egy attoszekundum. Krausz Ferenc példá­val szemléltette az idő e parányi mennyiségét. A fény nagyjából egy másodperc alatt ér a Földről a Holdra. Ugyanez a fény egy attoszekundum alatt a 0,3 nanométer nagyságú vízmolekula egyik szélétől a másikig jut el. A kérdés az, hogyan lehet az ilyen rövid idő alatt lejátszódó folyamatokat láthatóvá tenni? Ha nem is egyszerűen, de lehet. Az eddig emberi szem számára láthatatlant, így például az elektronok mozgását is megmutathatják az ELI-ALPS kutatóközpont berendezései. Az elektro­nok mozgása ugyanis rendkívül gyors: attosze­kundumban mérendő. Miért fontos nekünk az elektronok mozgása? Krausz Ferenc szerint azért, mert ha megmozdul egy elektron egy molekulában, megváltozik a molekula formája, alakja, funkciója is. Így ez a molekula már nem úgy működik a testben, ahogy kellene. Ahhoz, hogy a rák különböző fajtáinak a gyógyítására megfelelő terápiákat fejleszthessenek ki a kutatók, a mikroszkopikus folyamatokat kell minél jobban megérteniük.
A szegedi lézerközpont egyik nagy ígérete, hogy éppen a daganatkutatásban hozhat átütő eredményt. A fizikus meghökkentette a hallgatóságot, amikor arról szólt, hogy „a statisztikák szerint minden második ember életében daganatos beteg lesz, e csoport fele rákbetegségben veszti életét. Azaz, a teremben ülők negyede rákban hal meg. Ez elég motiváció arra, hogy mindent megpróbáljunk annak érdekében, hogy áttörést érjünk el e betegség gyógyításában.” Az attoszekundumos méréstechnika segítségével elvileg már a néhány milliméteres daganat is észlelhető – a rákos sejtek által a véráramba juttatott anyagok kimutatásával. Ha ebben a stádiumban diagnosztizálható a betegség, akkor nagyságrendekkel nagyobb az esély a gyógyítására. A problémát az jelenti, hogy a véráramba viszonylag kevés ilyen molekula jut, de Krausz Ferenc szerint akár egyetlen csepp vérből is kimutatható lesz annak az első molekulának a jelenléte, amely kizárólag a rákos sejtekben képződik, illetve azok a molekulák, amelyek az egészséges sejteknél nagyobb számban fordulnak elő a daganatokban. Mindkét fajta molekula használható biomarkerként a rákos megbetegedés diagnosztizálására. Ezután már „csak” az apró daganat helyét kell megtalálni, majd megsemmisíteni. (A tüdőrák egyik fajtájában biztató eredményeket értek el.) „Ennek a forradalmi technológiának az alapjait első­ként a világon az ELI-ALPS teremti meg” – jelentette ki Krausz Ferenc.
„Az ELI-ALPS nem egy a sok közül, nem egyszerűen egy modern laboratórium. Az ELI-ALPS európai összefogásnak, a magyar kormány támogatásának köszönhetően elsőként teremti meg annak esélyét, hogy azokat a mikroszkopikus folyamatokat megfigyelhessék, amelyek a súlyos betegségek gyógyításának az előfeltételei, mert valós időben és a kutatók szemével láthatóvá válnak” – emelte ki az attoszekundumos fényimpulzus forrás jelentőségét Krausz Ferenc. A fizikus Szent-Györgyi Albert sza­vaival fejezte be előadását: „Minél alap­vetőbb egy felfedezés, annál távolabb esik a gyakorlati felhasználástól, annál kevésbé függ össze a mindennapi problémákkal. Mégis ezek a nagy alapvető felfedezések viszik előre az emberiséget.”

 
2017. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2017. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017

Innotéka