Hírek

Hírek

Az ELI ALPS várja a felhasználókat – az eddig elért eredményekről dr. Varjú Katalint kérdezték

Intézetünk tudományos igazgatója, dr. Varjú Katalin az innoteka.hu-nak adott interjút.

Az ELI ALPS várja a felhasználókat – az eddig elért eredményekről dr. Varjú Katalint kérdezték

 

Nagyon nagy a kereslet fizika végzettségű szakemberek iránt, éppen emiatt a fizetések is versenyképesek, mégis kevés fiatal választja ezt a szakmát. Amin egyébként nem csodálkozik dr. Varjú Katalin, a szegedi ELI ALPS (Extreme Light Infrastructure Attosecond Light Pulse Source) tudományos igazgatója, mert a fizikatanárok száma is rohamosan csökken, és nincs, aki erre tanítaná, erre motiválná a fiatalokat. A fizikus szerint a szegedi lézerközponttal Magyarország a világ élvonalába tartozó kutatóhelyet hozott létre, ezzel a jövőbe fektetett be. Évek, évtizedek múlva derül ki, hogy az itteni kutatási eredményekből lesz-e tudományos áttörés.

 

Pierre Agostini, Anne L’Huillier és Krausz Ferenc 2023-ban kapott fizikai Nobel-díjat az attoszekundumos fényimpulzusok létrehozására kifejlesztett kísérleti módszerekért. Ezeknek a felfedezéseknek az alapján épült meg a szegedi ELI ALPS. Ön Anne L’Huillier tanítványa. Mit érzett, amikor bejelentették ezt a döntést?

– Éppen egy budapesti konferenciára igyekeztem, amikor a kollé­gáim felhívtak a szenzációs hírrel, és mire odaértem, már a résztvevők között is elterjedt a hír. Lévén, hogy ez az én kutatási területem, és intézetünk nevében is szerepel az attoszekundum szó, így mi is reflektorfénybe kerültünk. A Nobel-díj odaítélése egy hosszú, alapos folyamat, és ez a díj nem egy életmű elismerése, hanem egyetlen konkrét eredmény díjazása. Feltétel, hogy ennek az eredménynek a felfedezés után hasznosulnia kell, hiszen a végrendelet szerint azok kaphatják, akik „a legnagyobb szolgálatot tették az emberiségnek”. Az attoszekundumos tudomány nagyon izgalmas, nagyon érdekes, de engem meglepett, hogy ebben az évben már Nobel-díjjal jutalmazták, talán még nem érte el azt az érettséget, amikor általánosan ismertté válik, hogy valamelyik alkalmazása könnyebbé teszi mindannyiunk életét. A díj odaítélői ezek szerint másként látták ezt, aminek hihetetlenül örülök, emellett büszke vagyok arra, hogy a Nobel-díjasokat személyesen ismerem, van közös kutatásunk. Továbbra sem könnyű laikusoknak elmagyarázni, hogy mivel foglalkozom, mi is az az attoszekundumos tudomány, de azt már mindenki tudja, hogy ezért Nobel-díj járt.

 

"Az attoszekundumos impulzusok a fény-anyag kölcsönhatás termékei. Elsősorban arra használjuk, hogy valamilyen gyorsan változó folyamatról, dinamikus rendszerről pillanatfelvételeket készítsünk."

 

Egyébként az ELI-programhoz más Nobel-díjak is kapcsolódnak. Gérard Mourou és Donna Strickland 2018-ban a fázismodulált erősítés kidolgozásáért kapott fizikai Nobel-díjat. 1999-ben Ahmed Zewail azért kapott kémiai Nobel-díjat, mert igazolta, hogy gyors lézerekkel megfigyelhető az atomok molekulákon belüli átrendeződése. Azaz, a szegedi lézerközpontban számos korábbi tudományos áttörés hasznosul.

 

A tudományág ilyen szintű elismerése megerősítette, hogy évekkel korábban előrelátó döntés született a lézerközpont megépítéséről, vagy ezen a lépésen csak a laikusok csodálkoztak?

– Sokan így tekintenek rá, de be kell vallani, hogy amikor 2011-12-ben elindult az attoszekundumos kutatóhely tervezése, alapvetően csak mi, lézerfizikusok tudtuk, hogy a tudomány fejlődése szempontjából nagyon fontos dologról lesz szó. Ez hazánk esetében azért volt előremutató, mert ha egy ország nem fektet az alapkutatásba, akkor ott nem születnek alkalmazott kutatási eredmények. A szegedi lézerközponttal Magyarország a világ él­vonalába tartozó kutatóhelyet hozott létre, ezzel a jövőbe fek­tetett be. Az alapot letettük, az évtizedek múlva derül ki, hogy az itteni kutatási eredményekből lesz-e tudományos áttörés.

 

Sikerült tartani azt a célt, hogy 2023 közepén az összes lézer működjön?

– 2023 szeptemberében lezártuk a beruházási projektet, minden kutatási berendezést átadtunk, minden működik. A 2011-ben eltervezett portfólióhoz képest kicsit változtak a műszaki paraméterek, ami a kutatás-fejlesztés területén senkit nem lep meg, hiszen közben tíz év telt el, ez tíz év fejlődést jelent. A lézerek, a fotonikai alkalmazások most különben is nagyon intenzív fejlődési szakaszban vannak. A projekt indulásakor öt lézerrel és az általuk meghajtott tizenegy célterülettel számoltunk, ez a projekt végére úgy alakult, hogy nyolc egyedileg kifejlesztett, és négy – kísérletek beállítására tervezett – kisebb lézerünk üzemel, több mint tizenöt kísérleti elrendezéssel.

 

"A beruházási projektet sikeresen zártuk, egy kutató számára minden lézerünk megfelelően működik. Ez azt jelenti, hogy a kutatási berendezések egyedülállók, világszínvonalúak, kutatásra alkalmasak."

 

A beruházás befejeződött, a berendezések beüzemelése, továbbfejlesztése folyamatosan zajlik. Nyugalmasabb időszak elé néz az ELI ALPS?

 

– Egy kutatóhelyre jó esetben nem a nyugalom a jellemző, hanem a folytonos pezsgés, fejlesztés, változás. Jelenleg azon dolgozunk, hogy a kísérleti elrendezések minél stabilabban működjenek, és minél több eredményes kísérletet végezhessünk, egyre több felhasználót szolgálhassunk ki. A beruházási fázis és a nagyprojekt lezárásával az adminisztratív feladatok helyett a kutatás kerül a középpontba. Ez nagy öröm a magamfajta kutatónak.

 

Az ELI ALPS MTA laboratóriumába telepített e-SYLOS gyorsítókamra és felhasználói végállomás.

 

A 2020 tavaszán az ELI-projekt koordinációjával meg­bízott szakemberek Brüsszelben benyújtották az ELI ERIC (European Research Infrastructure Consortium) meg­alapítására vonatkozó kérvényt, amelyet 2021 tavaszán el­fogadtak az Unió központjában. Miért volt szükség erre a lépésre? Mi az ELI ERIC feladata?

– Az ELI – mint európai projekt – három kutatóintézet (Szeged, Prága és Bukarest) felépítését foglalja magában. Ennek a három intézetnek a munkáját fogja össze az ELI ERIC. A kísérletes tudományok nagy problémája, hogy a technológiák folyamatosan fejlődnek, azaz, ami idén a világ élvonalát jelentette, pár év múlva már elavult módszer lehet. Az üzemeltetés, a fejlesztés az ELI ERIC talán legfontosabb feladata. Sokat segítene, ha az eddig kevéssé aktív európai országok anyagilag támogatnák ezt a koncepciót. Mi ugyanis egész Európát szolgáljuk, felhasználóink elsősorban Európából, kisebb számban a világ távolabbi pontjairól érkeznek a világszínvonalú laboratóriumainkba. Kontinentális érdek, hogy a kutatóközpontot üzemeltessük és fejlesszük, hogy folyamatosan a szakma élvonalában tartsuk.

 

A koronavírus-járvány miatt a beszállítói láncok akadoztak, emiatt rendkívüli módon elhúzódnak a beszerzéseik. Nagyon nehéz volt rövid idő alatt jó minőséget, megfizethető áron venni. Az optikai elemekre, amelyeket a járvány és az orosz–ukrán háború előtt két-három hónap alatt szereztek be, tíz-tizenegy hónap szállítási határidőt vállaltak a partnerek. Azóta helyreállt a világ?

– A helyzet javult, de nem állt vissza teljesen a korábbi állapot. A lézerben nagyon drága elemek vannak, nem mindent tartanak a gyártók készleten. Tavaly nyáron egy tükör tönkrement, két és fél hónapot vártunk a cserére. Egy másik példa: most indított beszerzésünkben különböző méretű lézerkristályokat veszünk. Van olyan kristály, amit kétéves határidővel szállítanak. Ezeket a kristályokat ugyanis különleges körülmények között, hihetetlen precizitással, lassan növesztik, hogy ne legyenek bennük buborékok és egyéb szerkezeti hibák. Egy ilyen kristály olyan drága, hogy a cégek ebből nem halmoznak fel készletet. Akkor gyártják le, amikor kell, hiszen speciálisan egy adott lézerhez növesztik az adott kristályt.

 

Az ELI ALPS lényege, hogy a lézereik használatára pályázatot írnak ki. A negyediket március végén hirdették meg. Mik az eddigi tapasztalatok? Kik és milyen témában érdeklődtek a szegedi kutatási lehetőség iránt?

– Évente kétszer írunk ki felhasználói pályázatot, amire a világon bárki pályázhat egy kísérlet elvégzésére. A kutató jöhet egyetemről, kutatóintézetből, de nem feltétel, hogy akadémiai háttere legyen. A pályázat egy tudományos tervet tartalmaz, amelyet nemzetközileg elismert kutatókból álló zsűri pontoz. Természetesen a megvalósíthatóságot is nézik, hiszen lehet zseniális az ötlet, ha nem valósítható meg, akkor nincs miről beszélni. Nem csak lézer­fizikusok pályázatát várjuk, pályázhatnak részecskefizikusok, vegyészek, anyagtudósok, radiobiológusok, plazmafizikusok, az extrém nagy energiájú kölcsönhatások kutatói. Azaz, kellően széles a paletta. Időnként cégek is jelentkeznek. Volt olyan svájci pályázónk, aki egy új típusú detektor tesztelésére adott be pályázatot.

 

A MIR (Mid-Infrared – Közép-infravörös) lézer 3,2 mikrométeres (relatíve hosszú) hullámhossza különleges kísérletekre ad lehetőséget. Például lehetővé teszi nagy fotonenergia és nagy elektronenergia előállítását magasharmonikus spektroszkópiához vagy a fényindukált elektrondiffrakcióhoz (LIED). Nagyon jól alkalmazható félvezető kristályok gerjesztésére, illetve szilárd anyagok vizsgálatára.

 

Fizetni kell a mérésekért?

– Ha egy kutató nyílt kutatási pályázat útján érkezik hozzánk, vagyis a pályázata a tudományos zsűri értékelésén megkapja a magas tudományos értéket, és vállalja, hogy három év után a mérései eredményei nyilvánosságra hozhatók, akkor nem. Sőt, olykor mi költünk erre a kutatásra, hiszen, ha valamilyen különleges eszközre van szükség, akkor bizonyos határokon belül azt mi szerezzük be. Ugyanakkor, ha valaki úgy szeretne mérni, hogy a mérési eredményeket üzleti titokként kezeli, akkor annak pénzbe kerül a mérés. Az EU elvárása ugyanis, hogy minden, közpénzből finanszírozott mérési eredményt nyilvánossá kell tenni.

 

Honnan érkeznek a kutatóik, felhasználóik?

– Ausztrália kivételével az összes földrész képviseltette már magát Szegeden. A legtávolabbi felhasználóink Dél-Koreából érkeztek – új típusú lézerdiagnosztikai koncepciójukat akarták más hullámhosszon tesztelni. A leghosszabb ideig itt tartózkodó felhasználónk, egy amerikai kutató Fulbright-ösztöndíjjal, négy hónapot töltött nálunk.

 

Sorra jelennek meg az ELI ALPS-hoz köthető tudományos eredmények. Hogyan segíthetik ezt a folyamatot? Milyen feltételeket kell biztosítani ahhoz, hogy Szegeden releváns kutatási eredmények szülessenek?

– Ahogy azt korábban említettem, ennek egyik alapfeltétele a berendezések üzemeltetéséhez, fejlesztéséhez szükséges anyagi hát­tér folyamatos biztosítása. Legalább ilyen nagy szükség van a berendezéseket üzemeltető kutatókra, szakemberekre, akik a kívánatosnál jóval kevesebben vannak. Az utóbbi évtizedekben fel­nö­vekvő generációk tagjai nem elég nagy számban érdeklődtek a fizika és műszaki tudományok iránt. Nem csak a mi régiónkra, Európa egészére igaz ez a kijelentés.

 

"A lézeralapú kutatási infrastruktúrák legnagyobb problémája, hogy nem találunk elég fiatalt, aki a lézerfizikában szeretne dolgozni."

 

Az elmúlt évtizedekben világszerte dinamikusan fejlődött a lézeres ipar – és nincs elég szakember. Sokkal több fotonikai tudású emberre lenne szükség. Műegyetemi ismerősök mondták, hogy a harmadik félévüket sikeresen teljesítő mérnök-fizikus hallgatóknak már állást ajánlanak a cégek. Nagyon nagy a kereslet fizika végzettségű szakemberek iránt, éppen emiatt a fizetések is versenyképesek. És mégis kevés fiatal választja ezt a szakmát. Amin egyébként nem csodálkozom, mert fizikatanárnak is kevesen jelentkeznek. Ha nincs, aki megszerettesse ezt a tárgyat a fiatalokkal, akkor ne lepődjünk meg, hogy kevesen tanulnak ebben az irányban.

 

2021 novemberében megnyílt az interaktív látogatóközpontjuk. Többször hallottam, hogy a szegediek még mindig kissé idegenkedve tekintenek az intézményre, hogy vajon milyen kísérletek zajlanak a falak között. A fenntartásokat tudománynépszerűsítő rendezvényekkel – Fény napja, Kutatók éjszakája, Fizika napja – próbálják csökkenteni. Sikerült elérni a laikus nagyközönséget?

– Nagy örömömre igen sokan szoktak ezeken a rendezvényeken megjelenni, tehát van érdeklődés, hogy mi történik nálunk. És aki érdeklődik, annak adunk lehetőséget, hogy betekinthessen hozzánk. Ezzel próbáljuk segíteni, hogy a fizika, a kutatói pálya ne legyen idegen, és ezzel saját utánpótlásunkat is erre az útra terelgetjük. A fizika nem a legkényelmesebben, legegyszerűbben elérhető diploma, de ha valaki nem riad meg a gondolkodástól, az nagyon hasznos végzettséget szerezhet! Szerintem a fizika nagyon izgalmas, érdekes, fizikusnak lenni nagyon jó.

 

"A fizika problémamegoldásra, a folyamatok összefüggéseinek felismerésére tanít."

 

A fizikus kutatja, értelmezi, hogy mi történik körülötte, és a megértést követi, hogy kontrollálni tudja ezeket a történéseket. Ez nagyon hasznos, értékes tudás, amiért meg kell (és érdemes) dolgozni.

 

Az intézményt Szegeden ismerik, de mit tud róla a szélesebb hazai és nemzetközi közvélemény?

– Mostanra a szakterület megismert bennünket. Kutatóink és felhasználóink már évek óta konferenciákon mutatják be az eredményeket, ez a leghatékonyabb módja a szakmai közösség tájékoztatásának. Az európai kutatóhelyek a Horizon Europe program ösztönzésére folyamatosan közös projekteket kezdeményeznek, ezeknek az ELI is egyre nagyobb hányadban partnere. Az USA-ban is vannak partnereink, ott az elmúlt pár évben kezdtek az ELI-hez hasonló kutatóközpontokat építeni, emiatt rendszeres velük a tapasztalatcsere. Ezenfelül a személyes kapcsolatokon is sok múlik. Tíz éve kezdett dolgozni nálunk két indiai fizikus, akit követtek a kollégáik. Mára közel tucatnyi indiai szakember erősíti a kutatóközpontot. Ahhoz, hogy ilyen távolról idejöjjön egy kutató, segít, ha ismer valakit, aki dolgozott az intézetben, és referenciát tud adni. Indiában ezért tudnak az ELI ALPS létezéséről. Francia, német, amerikai kollégák szintén megfordultak nálunk. Azt azonban el kell ismerni, hogy nem könnyű Nyugat-Európából idehozni valakit. A kutatási körülmények világszínvonalúak, de a fizetések még elmaradnak a nyugati szinttől. Ugyancsak hátrányunk, hogy az intézet mindössze néhány éves múltra tekint vissza. Az évtizedes hagyománnyal rendelkező, már befutott kutatóintézetek kiszámítható pályát kínálnak. Mi még a felfutási szakaszban vagyunk, nálunk legfeljebb sejthető, hogy mire számíthat egy szakember. Közel nyolcvan kutatónk tavaly harmincnégy tudományos közleményt jelentetett meg, ami abszolút értelemben nem sok, de figyelembe véve a folyamatos beüzemelést és a növekvő tendenciát, bizakodásra ad okot. Azt látjuk, hogy még nem értük el a szintet, ami a kutatók ide vonzását könnyebbé tenné, de haladunk ebbe az irányba. És megjegyezném, hogy minden egyes nálunk született cikkre mérhetetlenül büszke vagyok.

 

A NanoESCA végfelhasználói állomás egy fotoemissziós elektronmikroszkóp (PEEM), ahol felületek és szilárd anyagok elektronszerkezetének vizsgálata folyik részben a NanoESCA saját fényforrásaival, részben pedig a HR1 lézer és a GHHG Condensed nyalábvonal által keltett közeli infravörös és XUV impulzusokkal. A rendszer egy előkészítő kamrából és egy elemző kamrából áll. A vizsgálandó felületek előkészítése sokrétű feladat, a minta külső néhány nanométeres rétegének megfelelő összetételűnek és kémiai állapotúnak kell lennie.

 

Milyen tapasztalatokkal mennek haza a külföldi kutatók?

– Vannak, akik lelkesebbek az eredmények tekintetében, vannak, akik kevésbé. Általában azok örülnek jobban, akik azt az eredményt kapták, amire a kísérlet megkezdése előtt számítottak. Általában a többiek sem a kutatási feltételekben csalódnak, de előfordul, hogy nem sikerül elvégezni az összes kísérletet, vagy a kísérletek nem a remélt eredményt hozzák. De ilyen a kutatás. Onnan indulunk, hogy mindenki olyat szeretne mérni, ami másnak még nem sikerült. Ez eredhet abból, hogy nem volt meg az ötlet, vagy abból, hogy nem volt meg az eszköz, vagy túl komplikált volt az eredmények értékelése.

 

Ha egy kísérlet nem sikerül elsőre, az nem jelenti azt, hogy rossz volt a terv, vagy rossz az intézet. Azt jelenti, hogy tovább kell gondolkodni, fejleszteni kell a kísérleti eszközt vagy a kiértékelési módszert, esetleg az elméleti modellt kell átalakítani.

 

De a felhasználóink ezt tudják, nem adják fel egyszeri próbálkozás után. Vannak újra és újra visszatérő kutatók, akik olykor új kísérleti javaslattal, néha egy korábbi projekt továbbgondolt változatával pályáznak. Mi, kutatók tudjuk, hogy nem mindig az első kísérlet hoz eredményt, és sokat tanulhatunk a kísérlet „sikertelenségéből” is, így ez is hasznos tapasztalás, egy lépcső a fejlődés útján.

 

Egy szellemi műhely hatékonyságának meghatározó tényezője, hogy az ott dolgozók mennyire inspirálják egymást. Ez a kritikus tömeg adott a kutatóintézetben?

– A közös gondolkodás egy ELI-léptékű kutatóhelyen az összetett rendszereink működtetésének alapfeltétele. Hatalmas intellektuális energiát igényelt, hogy a tavaly őszi átadásig mindennel elkészüljünk. Azt látom, hogy a kollégák most kezdik visszanyerni korábbi vibráló intellektusukat.

 

Tudományos igazgatóként részt vesz a kísérletekben, vagy némi irigységgel figyeli a kollégáit?

– Akinek nem kell beszerzési szabályzatot olvasni, arra én irigy vagyok. Komolyra fordítva a szót: nagyon izgalmas, egyúttal hatalmas kihívás egy ilyen formálódó kutatóintézet életének az irányítása. A fizika megtanított arra, hogy rengeteg tényező befolyásolja a rendszerek működését, és ezek a tényezők egymásra is hatnak. Kutatóként olyan körülményeket próbálok teremteni, amelyek megkönnyítik az ő munkájukat, lehetővé teszik, hogy a tudománnyal foglalkozzanak. Tényleg komolyan gondolom, hogy a tudomány varázslatos. A fizikai világ folyamatait, ezek okait, jellegét kutatni, megérteni, befolyásolni nagyon izgalmas szakma, és aki ez iránt elhivatott, annak az ELI egy megvalósult álom kell legyen. A beruházási-építkezési fázis sikeres lezárásával azt remélem, belátható időn belül ismét lehetőségem lesz rá, hogy fizikai problémákkal is foglalkozzam.

 

Forrás: innoteka.hu

A borítóképen: Dr. Varjú Katalin előadást tart középiskolás diákok számára az MTA laborban. 

 

 

 

 

 

 

július

25

csütörtök