A transzmutációs kutatás támogatását ma még inkább szorgalmazom! – az ELI ALPS vendége volt Gérard Mourou Nobel-díjas fizikus

– Ön Toshiki Tajima professzorral közösen javasolta annak a lézeralapú neutronforrásnak a modelljét, amellyel nukleáris hulladékok transzmutációját lehetne végrehajtani. Elégedett Osvay Károly neutronkeltési kísérleteinek eddigi eredményével?

– Igen, teljes mértékben, kifejezetten jó irányban haladnak, örülök, hogy én magam is kapcsolatban lehetek vele. Az eddig lefolyt kísérletekben előállított neutronszám ígéretes, ilyen mennyiségű neutront lézeres úton más kutatócsoportnak nem sikerült még előállítania. Jelenleg az a legfontosabb cél, hogy még nagyobb számú neutront állítsunk elő energiahatékony módon.

– Melyik a kutatás végső célja, a nukleáris hulladékok kezelése vagy egy tiszta nukleáris energiatermelési eljárás fejlesztése?

– Mindkettő. Megoldást kell találnunk az energiatermelést érintő kérdésekre, ezért olyan energiaforrást keresünk, amelyik tiszta, olcsó és bőséggel rendelkezésre áll. Én magam kifejezetten hiszek a nukleáris energia jövőjében, de ehhez a felmerülő biztonsági kérdésekre választ kell adni. Régóta meggyőződésem, hogy az ultrarövid, ultramagas intenzitású lézerimpulzusok megoldást kínálnak. A hasadásos nukleáris energia termelésekor elkerülhetetlenül keletkeznek olyan aktinida izotópok, amelyek akár több százezer évig sugározhatnak. Ha ezeket neutronbesugárzással transzmutációs eljárásnak vetjük alá, akkor alacsonyabb sugárzási idejű elemekre bomlanak. Az energiatermelést pedig azért említettem meg, mert a mostaniaknál lényegesen biztonságosabb szubkritikus reaktorok működéséhez is neutronforrásra van szükség. Csakhogy neutronnyalábot jelenleg hatalmas, és igen drága lineáris gyorsítókban és ciklotronokban állítanak elő, ami rendkívül költséges. Ezért mi azt javasoltuk, hogy az ultrarövid fényimpulzusokat használjuk az előállításukra, és ebben Osvay Károlyék kísérletei örvendetes haladást értek el, a most küszöbön álló kísérletekhez pedig még nagyobb reményeket fűznek.

Gérard Mourou Nobel-díjas fizikus az ELI ALPS kutatóintézetben. Fotó: Kovács-Jerney Ádám.

– Állítólag 2018-ban egy szegedi látogatás során ön győzte meg Palkovics László volt innovációs minisztert a transzmutációs projekt első ütemének finanszírozásáról. A mostani eredmények ismeretében javasolja a projekt második ütemét is?

– Óh, hogy tényleg én győztem-e meg, azt ő tudná megmondani. Mondjuk úgy, hogy pozitív hatásom volt az ügyre. A lehetőség kínálkozott, hiszen Magyarországon már rendelkezésre álltak az ELI ALPS világszínvonalú lézeres berendezései, amelyeken a szükséges ultrarövid lézerimpulzusokat előállíthatják, és a kutatóintézetben, valamint a Szegedi Tudományegyetemen megvan a projekthez szükséges tudás is. Természetesen javaslom, sőt, az eredmények alapján most még inkább szorgalmazom a projekt kormányzati támogatását. Az emberiségnek hatalmas problémája a jövő energiatermelése, és ez a cél éppen megfelel a tudomány és a politika közös társadalmi felelősségvállalásának. Én magam őszintén örülök, hogy a magyar döntéshozók felkarolták ezt a projektet. Hamarosan egyébként Csák János kulturális és innovációs miniszter elkísér majd, hogy a tórium felhasználásának egyik nagy támogatójával, a CERN volt vezetőjével, Carlo Rubbia olasz fizikussal találkozzunk, aki 1984-ben a gyenge kölcsönhatást közvetítő részecskék felfedezésében játszott szerepéért kapott fizikai Nobel-díjat.

– Csütörtöki akadémiai előadásában is említette, hogy az uránium helyett a tóriumot javasolja hasadóanyagként. Miért éppen ezt az elemet?

– Először is lényegesen hatékonyabb, mint az uránium. Úgy szemléltettem, hogy évente 8 milliárd kW/óra teljesítményt 10 megrakott vonatnyi, vagyis 3 millió tonna szén elégetésével lehet előállítani, de ez a folyamat a levegőbe bocsát 1 köbkilométernyi széndioxidot. Ugyanennyi energiát 300 tonna uránium hasadásából állíthatunk elő, míg tóriumból ehhez csak egy tonnára lenne szükség, és természetesen egyik nukleáris energiaforrás sem bocsát ki széndioxidot. Ezen kívül a tórium hasadása sokkal kevesebb nukleáris hulladékot hagy maga után, mint az urániumé, és nem utolsó sorban bőségesebben fordul elő a világon. A tóriumos reaktor működtetéséhez is neutront kell előállítani, így alkalmazása beleillik a projekt céljai közé.

– Mit gondol, mennyi időre lesz szükség az első alkalmazáshoz?

– Úgy hiszem, hogy a projekt idén késő őszre tervezett kísérletei nyomán ebben tisztábban látunk majd. Ki fog derülni, hogy az eddig felépített kísérleti gyakorlat még több neutront eredményez-e majd. A tórium felhasználását a világ számos csoportja kutatja, de a femtoszekundumos lézerimpulzusokkal való neutronkeltés, amellyel Osvay Károly kutatócsoportja kísérletezik, egyedülálló téma a világon. Nem maga a transzmutáció a nagy újdonság, hanem az, hogy ezt lézeresen előállított neutronokkal váltjuk ki.

Fotó: Kovács-Jerney Ádám

– Önt nagy vizionáló fizikusnak ismeri a tudományos társadalom, és nem is túloznak, hiszen egyike volt azon keveseknek, akik az ELI infrastruktúra felépítését javasolták. Elégedett az eredménnyel?

– Lenyűgöző az eredmény! Nagy élmény ebben a gyönyörű és fejlett kutatási környezetben lennem, főleg, hogy Csehországban és Romániában is felépült egy-egy hasonló infrastruktúra. Nem tagadom, büszke vagyok rá. A sikerét az is mutatja, hogy az amerikaiak is szeretnének hasonló létesítményeket, és hozzánk járnak, Európába, hogy lemásolják az ELI modelljét és felszereléseit. Viszont most már figyelnem kell, miket mondok, mert arra is akad majd, aki megvalósítsa!

– Az Akadémián tartott beszédében a fizika egy teljesen új tartományának kísérleti kutatását vetítette előre a nagy intenzitású lézeres berendezéseken. Azt jövendöli, hogy 10²⁵ – 10³⁰ W/cm² nagyságrendű intenzitásnál „ultrarelativisztikus” optikai jelenségeket lehet majd vizsgálni, el egészen a fény materializációjáig. Ilyen lesz a következő évtizedek lézeres kísérleti tudománya?

– Igen, ez onnantól kezdve nyilvánvaló előttem, hogy kiderült, mennyire magas csúcsintenzitású lézerimpulzusok állíthatók elő. A jelenlegi szimulációkból már látszik, hogy még feljebb lehet majd lépni az intenzitási tartományban. Az ultramagas intenzitású lézerrel még nagyobb erősségű mezőket, nyomást, hőmérsékletet lehet majd előállítani, és az már kísérletileg is látszik, hogy nagy energiájú sugárzások és részecskék egész skáláját nyerhetjük lézeres úton. Nem kell majd hatalmas gyorsító berendezéseket építeni ahhoz, hogy fényt derítsünk a fizika megválaszolatlan kérdéseire. Az ELI ALPS-ban is tanulmányozott lézeres wakefield részecskegyorsítás vagy a felületi plazma alapú sugárzáskeltés segítségével e kérdések közül ma már többet is laboratóriumban lehet vizsgálni. Én a várhatóan tanulmányozható jelenségek közé sorolom az üres térben létrejövő részecskepárok keletkezését is. Talán ez lesz a nagyintenzitású lézeres terület végső kutatási célja, amelyet kvantumelektrodinamika és talán a kvantumchromodinamika tartományában lehet elérni.

– Ez az attoszekundumosnál is rövidebb lézerimpulzusokat feltételez majd?

– A mai szimulációk máris igazolják a zeptoszekundumos nagy energiájú koherens impulzusok előállíthatóságát, mégpedig a röntgen tartományban. Ez megnyitja az utat a zettawatt és a PeV rezsimje felé, vagyis a lézer-anyag kölcsönhatás következő fejezetéhez.

Fotó: Kovács-Jerney Ádám

– Amikor kitalálta a CPA lézererősítést, amiért 2018-ban ön és Donna Strickland Nobel-díjat kapott, gondolta volna, hogy ekkora intenzitásokról fog majd beszélni?

– Nem, kezdetben egyáltalán nem, egyszerűen csak kíváncsi voltam, mekkora lehet a lézerimpulzusok maximális előállítható intenzitása. De később már látszott, hogy bizonyos intenzitások fölött az elektromos mező erőssége elérhet egy kritikus értéket. Úgy látom, az elmúlt évtizedek kutatásából két nagy alkalmazáscsoport bontakozott ki: a rendkívül gyors, attoszekundumos impulzusok létrehozása és ezáltal a rendkívül gyors atomi és szubatomi események megfigyelése; erre kedves barátaim, Krausz Ferenc és Anne L’Huillier, valamint a hozzám ugyancsak közel álló Pierre Agostini kapták az idei Nobel-díjat. A másik nagy alkalmazási terület pedig az, amelyet magam is javasoltam, mégpedig, hogy a rendkívül rövid lézerimpulzusokkal rendkívül nagy csúcsintenzitásokat érjünk el. A nagy energiákhoz nem hatalmas lézereket kellett építeni, hanem elég volt az impulzusok időtartamát rövidíteni. Ugyaninnen következett, hogy az ultrarövid impulzusok részecskegyorsításra és sugárzások keltésére is alkalmasnak bizonyultak.

– Hogyan beszélne rá egy középiskolás tanulót, hogy egyetemi tanulmányait a fizika területén folytassa?

– Kövesse bátran a megérzéseit és a kíváncsiságát! Mind mások vagyunk, én magam például nem szerettem volna, ha tanácsokat kapok. Azért lettem fizikus, mert kíváncsi voltam a jelenségekre. Amikor 1960. május 16-án az első lézert megalkották, én éppen gimnazista voltam. Semmit nem tudtam a lézerről! De elcsábított, mert érdekelt, hogyan lehet előállítani. Azután egy percre sem bántam meg. Nincs recept arra, hogyan találunk fel valamit. Csak annyi, hogy maradjunk meg szenvedélyesen kíváncsinak, ne számoljuk az éveket, hanem türelmesen kutassunk tovább.

Panek Sándor

A borítóképen: Gérard Mourou Nobel-díjas fizikus. Fotó: Kovács-Jerney Ádám