Nagyváradon is járt a Nobel-díjas Krausz Ferenc

Pap István

– Hogyan fordult a fizika irányába, és hogyan vezet egy közép-európai tudós életútja a Max Planck intézet élére?
– Mindig nagyon érdekelt, hogy mi játszódik le egy olyan eszköz belsejében, mint amilyen egy rádió. Nekem gyerekkoromban volt egy Sokol rádióm, amit karácsonyra kaptam a szüleimtől, és teljesen le tudott nyűgözni annak idején az, hogy a rádió nincs semmivel összekapcsolva, és mégis hang jön ki belőle. Ahogy az iskolában sikerült ehhez az első alapokat megszerezni, az egyik legizgalmasabb dolog, amire a gyerekkoromból vissza tudok emlékezni, az volt, hogy felépítettem egy tizenöt méter hosszú antennát a házunk, illetőleg a mellette lévő melléképület között, kifeszítettem egy hosszú vezetéket, fabrikáltam egy primitív kis rádiót, és több nekifutás után sikerült mindenféle jeleket fognom, még Ausztráliából érkező rádiójeleket is sikerült befogni. Ez olyan katarzist váltott ki belőlem, hogy attól kezdve teljesen világos volt, hogy az én életem ennek kell hogy szentelődjék. Innen aztán az út nem volt olyan komplikált a lézerekig, noha az, hogy a lézerek mellett kötöttem ki, némileg mégiscsak a véletlennek köszönhető. A Budapesti Műszaki Egyetemen indult egy kutatócsoport Juhász Tibor vezetése alatt, aki épített ott egy rövid impulzusú lézert, és meg volt hirdetve egy diplomamunka azoknak az impulzusoknak a megmérésére. Én ezt csináltam a diplomamunkám során, és attól kezdve nem tudtam már elszakadni a lézerektől, és ezen belül is a rendkívül rövid lézerimpulzusoktól, amik már annak idején nagyon rövidek, de még pikoszekundumos hosszúságúak voltak. Nekünk, de más kutatócsoportoknak is sikerült aztán az 1990-es évekre elérni a femtoszekundumos tartományt, tehát ezerszeresen lerövidíteni a fényimpulzusokat. Ettől kezdve viszont a lézerekkel közvetlenül már nem volt további lépés, mert a látható fénynek a rezgési periódusa egy-két femtoszekundum hosszúságú, és egyetlen fényimpulzus sem tartalmazhat kevesebb, mint egy rezgést, ebből következőleg a látható fényű lézerekkel nem lehetett femtoszekundumnál rövidebb impulzust létrehozni. Egy új ötletre volt szükség ahhoz, hogyan lehet továbblépni az attoszekundumos tartomány felé, ami szükséges ahhoz, hogy az elektronok mozgását meg tudjuk figyelni, és ez sikerült nekünk az ezredfordulón.
Röviddel az egyetemi diploma megszerezése után megpályáztam és megkaptam egy olyan ösztöndíjat, amellyel néhány hónapra kimehettem a bécsi műszaki egyetemre, ott néhány hónap alatt olyan sikeres munkát végeztem, hogy az ottani tanszékvezető, Arnold Schmidt professzor úr felajánlott egy asszisztensi állást, amit nagy örömmel elfogadtam, és így kezdhettem meg ott a kutatómunkát. Bécsben tizenhét évig dolgoztam, ott szereztem meg a doktorátust, illetőleg a habilitációt is. Az utolsó évekre már professzor lettem, és az attofizika területén elért első eredménynek köszönhetően kaptam aztán a Max Planck intézetből a kétezres évek elején egy meghívást egy ottani igazgatói állás betöltésére. Emellett a Müncheni Tudományegyetemen egy tanszékvezetői állásom is van.

– Ismertesse röviden szakterületét, az attofizikát.
– Az anyagnak az atommagon kívüli legapróbb alkotóelemeivel, az elektronokkal foglalkozunk, azok mozgásait próbáljuk közvetlenül megfigyelni, és az ehhez szükséges technikákat kifejleszteni, és ezek segítségével megérteni azt, hogy az elektronok mozgása például hogyan tud elindítani olyan folyamatokat, amelyek komoly következményekkel is járhatnak. Ezek azok a mozgások, amelyeknek a következtében az atomok közötti kémiai kötések felbomolhatnak, ennek következtében megváltozhat azoknak a molekuláknak a szerkezete és funkciója, amelyekből testünk felépül, ami oda vezethet, hogy olyan betegségek, mint amilyen a rák, vagy az Alzheimer-kór kialakulhatnak. Az elektronok mozgásának jobb megértése tehát áttörést jelenthet az orvostudományban. Az elektronok mozgása a technika területén is nagyon fontos, mert ezek vezetik az elektromos áramot, és az elektromos áram ki-be kapcsolásán keresztül tudunk információt feldolgozni, hiszen tulajdonképpen minden elektronikus eszköz, mobiltelefonok, számítógépek működésének ez az alapja. Az elektronok mozgásának jobb megértése a technikában segíthet abban, hogy az elektronikus eszközöket még hatékonyabbá, még nagyobb teljesítőképességűvé tegyük, és a számítógépek működését akár ezerszeresen, sőt, milliószorosan felgyorsíthassuk köszönhetően annak, hogy az elektronokat még jobban tudjuk kontrollálni.

– Mi az ön hozzájárulása, felfedezése ezen a szakterületen?
– Az elektronok mozgása atomi rendszerekben annyira gyors, hogy a legutóbbi időkig nem volt lehetőség arra, hogy ezeket a mozgásokat közvetlenül meg tudjuk figyelni. Ennek a technikai feltételeit teremtettük meg kutatócsoportommal az ezredforduló tájékán, amikor Bécsben első ízben sikerült ún. attoszekundumos fényimpulzusokat előállítani, olyan rövidségű fényimpulzusokat, amelyek segítségével tulajdonképpen pillanatfelvételeket lehet készíteni a mikroszkopikus rendszerek állapotáról, tehát be tudjuk fagyasztani még az elektronok mozgását is arra a rövid időre, amíg egy ilyen attoszekundumos impulzus áthatol a rendszeren. És hogyha ilyen pillanatfelvételeket időben egymás után kicsit késleltetve készítünk, akkor lényegében egy sorozatfelvétel készül, amivel a mozgást lassított felvételen tudjuk rekonstruálni. Az alapkoncepció ugyanaz, mint a mozgóképnél: például, ha le akarjuk fényképezni azt, hogy egy Forma 1-es versenyautó hogyan halad át a célvonalon, ahhoz is egy nagy sebességű kamera kell olyan rövid expozíciós idővel, hogy amíg a chipet megvilágítjuk, addig az autó ne mozogjon, és minél gyorsabban mozog a test, annál rövidebb megvilágítási idővel kell dolgoznunk. Az elektronok olyan rendkívül gyorsak, hogy itt már a túlságosan lassú konvencionális kamerákkal nem tudunk elérni semmit, ezért megfelelő rövidségű fényimpulzusokra van szükség. Ezeket tudjuk tizenegyenéhány éve előállítani az attoszekundumos tartományban, ilyen rövidségre van ugyanis szükség ahhoz, hogy az elektronokról is éles képet tudjunk készíteni. Az attoszekundum egyébként a másodpercnek tíz a mínusz tizennyolcadikon része, tehát egy attoszekundum a tizedesvessző után a tizennyolcadik részén van, a tizenhét nulla után egy egyes az egy attoszekundum. A világ jelenleg legrövidebb fényvillanásai körülbelül hetven attoszekundum hoszszúságúak, de ezek már bőven elegendők ahhoz, hogy még a leggyorsabb elektronmozgásokat is úgymond be tudjuk fagyasztani velük.

– Milyen további felfedezések születtek az elmúlt több mint tíz évben, mióta megtörtént a felfedezés és amióta működik a technológia?
– Ma már jó néhány tucatnyi csoport van az egész világon, ahol használják ezt a technikát; velük együtt az első időszakban olyan kísérletekre koncentráltunk, ahol tulajdonképpen nem az volt a cél, hogy valamiféle nagy, új felfedezést tegyünk, hanem az, hogy ellenőrizzük magát a technikát. Olyan folyamatokat néztünk meg vele, aminek a lefolyását közvetve már értettük, tehát ha nem is tudtuk eddig valós időben megfigyelni, de más mérésekből már volt egy elképzelésünk, hogy ezek a folyamatok hogyan játszódnak le. Tehát az volt a cél, hogy ezzel az új technikával tulajdonképpen igazoljuk a várakozásokat és a sejtéseket, amivel tulajdonképpen a technikát is igazoljuk. Az első tíz ében főként az egyes atomokban lezajló elektronfolyamatokat néztük meg. Hogy egy konkrét példát említsek: ha elegendően erős és intenzív rövid fényimpulzussal besugárzunk atomokat, akkor a fénynek a rendkívül erős elektromos tere ki tud szakítani egy vagy több elektront az atomból. Egyrészt az már önmagában izgalmas kérdés, hogy ez a kiszakítás hogyan játszódik le – ezt tudtuk egyébként első alkalommal megfigyelni –, viszont a legizgalmasabb előrejelzését az elméleteknek, mármint azt, hogy időben hogyan játszódik le ez a folyamat, eddig még senkinek nem volt lehetősége megfigyelni, és erre adódott első alkalommal lehetőség az első években. Sőt, azt is sikerült megfigyelni, hogy mi történik az atomban megmaradó elektronokkal, elméleti előrejelzések voltak ugyanis arról, hogy ezek sem maradnak nyugalomban. Az volt az elképzelés, hogy ha egy nyugalomban lévő atomból egy elektront kitépünk, az a többinek a helyzetét is befolyásolja, és keresnek egy új nyugalmi helyzetet maguknak, amihez szintén egyfajta mozgásra van szükség. Ezt az átrendeződést is sikerült első alkalommal megfigyelni. Miután igazoltuk, hogy ezek a módszerek jól működnek, és ezekkel meg lehet figyelni az elektronok mozgását, a 2010-es évektől kezdődően elkezdtünk olyan rendszerekbe belenézni, melyekről tulajdonképpen sejtelmünk sem volt, hogy mi történik, ha rövid fényimpulzusokkal megvilágítjuk azokat. Most azt keressük, hogy lehetséges-e a fény elektromos terével az elektronok áramát mikroszkopikus rendszerekben kontrollálni, és ha ez működik, akkor hogyan tudjuk ezt a folyamatot a fény elektromos terével ezerszeresen vagy akár százezerszeresen felgyorsítani, gyakorlatilag a gigahertzes frekvenciákról eljutni a néhány terrahertzes frekvenciákig, ami tulajdonképpen a fény frekvenciája. Ebbe az irányba sikerült az elmúlt években az első sikeres kísérleteket elvégeznünk: attoszekundumos impulzusokkal fényképezve meg tudtuk jeleníteni azt, hogy az elektronok hogyan engedelmeskednek a fény elektromos terének.

– Az ön nevét egy ideje összefüggésbe hozzák a fizikai Nobel-díjjal. A fizikában elért eredményeinek tudatában mekkora esélyt lát arra, hogy ön megkapja a fizikai Nobel-díjat?
– A Nobel-díjazottak kiválasztása rendkívül hosszadalmas folyamat. A Nobel-díj Bizottság megkérdez minden évben több ezer kutatót, kutatóintézetek, egyetemek vezetőit, hogy szerintük ki lenne erre a díjra a legméltóbb, és milyen kutatásért. Ezeket a javaslatokat kell január végéig a Nobel-bizottságnak elküldeni. Gondolom, hogy ezt aztán ők kiértékelik, és kiszűrnek néhány olyan területet, ami a beérkező javaslatok alapján a legfontosabbnak tűnik, és utána ezeket kiküldik véleményezésre megint csak jó néhány kollégának, és újabb több hónapos munka végén a Svéd Királyi Akadémia elé terjesztenek egy javaslatot. Az akadémia szeptember táján hozza meg erről a döntését. Vannak olyan szervezetek, amelyek különféle értékelések alapján megpróbálnak valamiféle előrejelzést is tenni. Az egyik, talán a legkomolyabb ilyen szervezet a Thomson Reuters cég, amely arra szakosodott, hogy a földkerekség kutatóinak a munkáját értékeli, és erre egy viszonylag egyszerű mérési módszert használ. A kutatók ugyanis publikálnak, és a publikációkat más kutatók hivatkozzák saját publikációikban. Ilyenformán a hivatkozás fontos mértéke annak, hogy egy eredmény milyen visszhangra talál a tudományos közvéleményben, illetve mekkora jelentőségű. A Thomson Reuters pontos statisztikát vezet a lehivatkozások számáról, körülbelül a kétezres évek elejétől pedig elkezdte ezeket az infókat arra használni, hogy évente egyszer, véletlenül épp a Nobel-díj kihirdetése előtt maga is kihirdesse a saját díjazottjait, méghozzá megint csak véletlenül pontosan azokon a tudományterületeken – fizika, kémia és orvostudományok – mint amely területeken Nobel-díjakat is kiosztanak. A Nobel-díjtól eltérően viszont a Thomson Reuters nem a nevezések alapján, hanem a saját statisztikai adataival támasztja alá döntését. 2015-ben volt abban a megtiszteltetésben részem, hogy egy kanadai kollégával közösen a fizika területén én kaptam ezt a díjat. Erre hivatkozva emlegetnek a Nobel-díj egyik várományosaként. Ezen kívül nagyon nehezemre esik a saját munkám jelentőségét megítélni, főleg abból a szempontból, hogy érdemel-e Nobel-díjat vagy sem, úgyhogy ilyen jellegű véleményt én nem is formálnék.

– Ön a Max Planck intézet együttműködését ajánlotta fel a nagyváradi Ady Endre Líceumban dr. Bartos Elekes István tanár úr által létrehozott fizikummal. Miben áll majd ez az együttműködés?
– Tulajdonképpen amellett, hogy nagyon szívesen szentelek időt arra, hogy népszerűsítsem a fizikát és a természettudományokat fiatalok körében, Bartos tanár úr fizikuma jelentett számomra egy hatalmas motivációt, hogy a meghívást erre az eseményre elfogadjam (a Schwartz Lajos Emlékversenyre – szerk. megj.). Akkor kerültünk kapcsolatba, amikor a Thomson Reuters az említett díjat kihirdette. Akkor kérdezett meg, hogy eljönnék-e ide, és elküldte azt az anyagot, amit a fizikai laboratóriumáról összeállított. Ezt átlapozva teljesen elámultam. A kollégáknak is megmutattam az anyagot, és mindannyian meg voltak lepődve, hogy egy középiskolában hogyan lehet ilyen színvonalú kísérleteket összeállítani. Bajorország nemcsak Németország, hanem egész Európa egyik legfejlettebb régiója, és mi ott is elég sok gimnáziummal vagyunk kapcsolatban, de nem ismerünk ott sem ilyen színvonalú kísérleteket. A Max Planck intézetben néhány évvel ezelőtt megnyitottunk egy laboratóriumot kifejezetten középiskolások számára, ahol ők egy doktorált fizikus irányításával bizonyos kísérleteket elvégezhetnek. Ez a laboratórium nagy sikernek örvend, több mint kétezer látogatója van, egész osztályok jönnek fizikatanárokkal előzetes bejelentkezés alapján. Ennek a labornak a vezetője vetette fel azt az ötletet, hogy alakítsunk ki kapcsolatot Bartos tanár úrral, amelynek keretében mi segítünk a tanár úrnak lézerekkel, és szívesen tanulnánk is a tanár úrtól, esetleg átvennénk kísérleteket az ottani intézetbe. Ez volt az ötlet, ehhez szeretnénk most az első lépéseket megtenni: hoztam magammal két lézeres demonstrációt, amelyeket a teljes berendezéssel, beleértve a lézereket is, ajándékként itt hagynánk az Ady-líceumban. Ugyanakkor meghívtam Bartos tanár urat néhány kiválasztott diákkal együtt, hogy látogasson meg minket a közeljövőben, és ott megbeszélnénk a további lépéseket. Akár az is elképzelhető, hogy az Ady-líceum diákjai rendszeresen ellátogathassanak intézetünk laboratóriumába.

– Szerteágazó tevékenységei, tudományos kutatómunkája mellett van-e ideje mással is foglalkozni?
– Sajnos sokkal kevesebb időm van, mint amennyit szeretnék. Megpróbálok a feleségemmel és két nagy lányommal annyi időt tölteni, amennyit csak lehet. Hobbijaim között első helyen a sport szerepel. Hetente ötven-hatvan kilométert futok, részt veszek évente néhány félmaratoni futóversenyen. Ez a rendszeres testmozgás rendkívül fontos nemcsak ahhoz, hogy testileg fitten tartsam magam, hanem tulajdonképpen ez a leghatékonyabb kikapcsolódás is a szellemi munkából, ugyanis eléggé nehezemre esik az, hogy amikor estefelé hazamegyek a munkából, egyik pillanatról a másikra váltsak, és a munkahelyet magam mögött hagyjam. Azt vettem észre magamon, hogy ezt a leghatékonyabban úgy tudom megtenni, hogyha valamiféle testileg megerőltető tevékenységet folytatok, ami nem hagy energiát szellemi munka folytatására, és az agyat viszonylag rövid idő alatt a leghatékonyabban kikapcsolja. Emellett nagyon szívesen olvasok, és ha lehetőségem adódik, akkor zenét is hallgatok.