MTA-közgyűlés - Krausz Ferenc az ezerarcú fényről

Ezerarcú fény: a 21. század szupermikroszkópja címmel tartotta Krausz Ferenc kíséreti fizikus, az MTA külső tagja, a Max Planck Kvantumoptikai Intézet igazgatója az MTA közgyűlésének tudományos előadását, amely a Fény nemzetközi éve programsorozathoz kapcsolódott.

A Németországban élő magyar tudós kutatócsoportjával elsőként állított elő és mért meg attoszekundumos, a másodperc trilliomod (milliárdszor milliárd) részéig tartó fényimpulzusokat, és használta fel az elektronok atomon belüli mozgásának feltérképezéséhez.

"Páratlan jelentősége van a fénynek a tudomány, a technika, a gyógyítás szempontjából" - indokolta Krausz Ferenc a nemzetközi év meghirdetését. Mint rámutatott, a tudományterület jelentőségét mi sem bizonyítja jobban, hogy 42 alkalommal ítélték oda a fizika Nobel-díjat a fénnyel kapcsolatos felfedezésekért és fejlesztésekért.

Az akadémikus példaként az 1901-ben odaítélt első fizikai Nobel-díjat emelte ki, amelyet Wilhelm Conrad Röntgen érdemelt ki a nevét viselő sugárzás felfedezéséért, valamint a három tavalyi japán kitüntetettet említette, akik a kék fényt kibocsátó diódák (kék LED-ek) feltalálásáért érdemelték ki a legmagasabb tudományos elismerést.

A 2014-es kémiai Nobel-díjat két amerikai és egy német tudós kapta, akiknek az optikai mikroszkópok felbontási korlátait, az úgynevezett difrakciós limitet "kicselező" megoldásokat sikerült kidolgozniuk. Munkásságuk eredményeként két különböző elven működő szuperfelbontású mikroszkóp született, amelyek segítségével korábban elképzelhetetlen mélységekig ismerhető meg például az élő sejtek működése.

"A korábbinál százszor kisebb struktúrákat sikerült megfigyelni az élő sejteken belül, mindez a sejtek működének jobb megértését segíti elő" - fogalmazott a fizikus.

A különböző anyagvizsgálati módszereket elemezve Krausz Ferenc beszélt a röntgendiffrakcióról, amelynek köszönhetően a kristályszerkezetű anyagok belső struktúráját térképezték fel, valamint felfedezték a DNS kettős spirálrendszerét. Emellett taglalta az elektronmikroszkópia jelentőségét is, megjegyezve, hogy mindkét eljárás az elektronok sűrűségi eloszlásáról is képet ad.

A két módszer fogyatékossága, hogy csupán statikus rendszerekről ad megbízható információt. Az elektronok azonban ritkán teszik meg azt a "szívességet", hogy nyugton maradnak, különféle behatásokra könnyen gerjesztett állapotba kerülnek és sebes mozgásba kezdenek. Mint kifejtette, megoldást az eddig ismert eljárások kiterjesztése jelenthetné a 4. dimenzióra, az időre, az attoszekundumos idősíkra. "Így nemcsak statikus, hanem rendkívül gyorsan változó állapotokról is képet lehet kapni" - emelte ki az akadémikus.

Magyarázata szerint az emberi szem a másodperc időskáláján képes megkülönböztetni az eseményeket. Így az időt le kell "lassítani", hogy meg lehessen figyelni az elektronok mozgását.

A laboratóriuma által kidolgozott, ultragyors lézerimpulzusokat alkalmazó eljárásának lehetőségeit ismertetve elmondta, hogy 100 attoszekundum időtartamú "pillanatfelvételek" sorozatát készítik, majd "lelassítják", az emberi szem számára láthatóvá téve a folyamatokat.

"Olyan ez, mintha a Földtől 1000 kilométerre lévő űrállomásról egy esőcsepp belsejébe lesnénk be" - jegyezte meg az attofizika megalapítója.

Mint elmondta, a világban egyre nő az érdeklődés e tudományterület iránt, immár félszázra tehető az attoszekundumos fizikai kutatásokkal foglalkozó laboratóriumok száma. "Jelentős részük létrehozásában részt vett a Max Planck Kvantumoptikai Intézet csapata" - mondta Krausz Ferenc, aki felajánlott a segítségét, hogy Magyarországon is megvalósulhasson a négydimenziós mikroszkópia álma.