A világ fizikusai és kémikusai számára lesz nagy jelentőségű a szegedi kutatóközpont, s hasonló hatása lehet a jövő formálásában, mint a svájci CERN-nek. Azt mindenki tudja, hogy a nátrium és a klór reakciójából só keletkezik, de magát a folyamatot, ahogy ez lejátszódik, csak az utóbbi néhány évben sikerült megfigyelni. Ahmed Zewail egyiptomi származású amerikai kutató 1999-ben pontosan azzal nyerte el a kémiai Nobel-díjat, hogy sikerült kifejlesztenie a femtoszekundumos spektroszkópiát, ez lehetővé tette kémiai folyamatok „lefényképezését”. Ennek köszönhetően a másodperc egybilliárdod (1015-ed) része alatt lezajló folyamatokat lehetett megfigyelni. Ennél is gyorsabb események játszódnak le az atomokon belül, például amikor az elektronok új pályára kerülnek. Az elektronok atomon belüli keringési ideje körülbelül 200 attoszekundum, ez már a másodperc 1018-ad része. A szegedi központ ennek megfigyelésére lesz képes. Egy példával szemléltetve a képességet, ez olyan, mintha egyetlen másodperc alatt trilliószor exponálna egy fényképezőgép.

Ahhoz, hogy a lejátszódó folyamatok érzékelhetővé váljanak, a fényképezés példájánál maradva láthatóvá is kell tenni a történéseket. Erre a lézerek a legalkalmasabbak, ezek az eszközök ugyanis látható spektrumú fényt bocsátanak ki, nagy energiával. Az elektromágneses sugárzás széles skáláján, amely a gamma-hullámoktól a rádióhullámokig terjed, azt kellett megtalálni, mi az a hullámhossz és frekvencia, ami a megvizsgálni kívánt részecskéket megmutatja. Ebben magyar kutatóknak is komoly szerepük volt. Mivel minél rövidebb lézerimpulzust szeretnénk elérni, a hullámok minél szélesebb spektrumát lefedő lézerforrást kell építeni, ez sok esetben komoly technológiai kihívást jelent. Az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézeténél Farkas Győző és Tóth Csaba nevéhez köthető, hogy a 90-es évek elején rájöttek: a még rövidebb idejű mérésekhez szükséges, nanométeres hullámokat egy kis trükkel lehet előállítani.

Ezt az úgynevezett magasrendű harmonikus keltés módszert egy gitár megpengetéséhez hasonlíthatjuk. Ekkor az alaphangon kívül az eredeti frekvencia mellett annak többszörösén is hallhatunk felhangokat. Ezeket a „mellékzöngéket” kell megtalálni és felhasználni. De ezeknek a kisebb „fényzöngéknek” is elég erősnek kell lenniük, ehhez pedig sokszorosára kell emelni a lézer energiaszintjét. A világon elsőként Krausz Ferenc Németországban élő magyar kutató csoportjának sikerült egyes attoszekundumos impulzusokat előállítani. Ő a világ e tudományterületen vezető kutatóhelyének, a Max Planck Kvantumoptikai Intézetnek az igazgatója. De a femtoszekundumos lézerek elterjedését is egy magyar kutatónak köszönhetjük: Szipőcs Róbert speciális, széles sávú csörpölt tükörrendszerének segítségével fejlesztették ki az orvosi 3D-mikroszkópiás képalkotás és diagnosztika több eszközét.
A szemműtétekhez használt lézerek is hasonló elven működnek, amelyeknek kifejlesztésében szintén aktívan részt vett.

Bár a legtöbbször csak a szegedi beruházást emlegetik, ezzel párhuzamosan Prágában és Bukarest mellett is épül egy-egy hasonló berendezés. A három, kissé eltérő eszköz egyben kísérlet arra is, hogy melyik szolgálhat modellként egy még nagyobb energiájú lézer elkészítéséhez. A jelenlegi csúcstartó, az amerikai Berkeley Lab Laser Accelerator 2015-re éri el az 1022 W/cm2 teljesítményt, a szegedi ELI ennél is nagyobb, 1025 W/cm2-es energiája lehetővé teszi új tudományos eredmények megfigyelését.

Az extrém nagy intenzitású lézerek megvalósulásától több gyakorlati probléma megoldását is várják. Az egyik fontos terület a fúziós energia: a környezetbarát és olcsó energiatermeléssel kecsegtető folyamat beindításához óriási energiamennyiségre van szükség igen rövid idő alatt. Segíthet az új eszköz a radioaktív atomhulladék ártalmatlanításában is. A részecskeütközésekre használt óriási gyorsítókat is lehetne helyettesíteni a jövőben nagy teljesítményű lézerekkel, ez jóval olcsóbbá tenné az atomok alkotóelemeinek elemzését és az ezekből felépülő különleges, új anyagok előállítását. A mostani több kilométeres alagutak helyett akár néhány centiméteren elérhetik az atomi részecskék ugyanazt a magas energiaszintet, így akár megvalósulhat a rákos betegségek protonnyalábokkal való gyógyítása is.

Kapcsolódó cikkek