Aki belépett a titkos tudás kapuján – Krausz Ferenc az emberiség szolgálatában

Két nap alatt két magyar Nobel-díj. Nehéz lenne vitatkozni az állítással, hogy egész történelmünk során ez volt hazánk egyik legkiemelkedőbb hete a tudományos életben. Úgy jártak-keltek az emberek Budapesttől Szombathelyen át Békéscsabáig, mint amikor a magyar fociválogatott legyőzte a kontinens egyik legerősebb csapatát: büszkén, felemelt fejjel. Mert ilyenkor úgy érezzük, ez közös siker, egy nemzet sikere, amelynek legkiválóbb tagjai előtt fejet hajt a világ. És hiába él Krausz Ferenc Németországban, hiába dolgozik a Müncheni Tudományegyetem tanszékvezető egyetemi tanáraként, ő magyar tudósként vette át az elismerést: „a Nobel-díjam egy magyar díj” – jelentette ki.

Fizikusnak tudomány, laikusnak varázslat

A munkája pontosan olyan, amilyennek elképzeljük. Embermagasságig feltornyozott, látszólag kusza összevisszaságban futó elektromos vezetékek, számunkra elképzelhetetlen funkciójú fém dobozok, lézerek, fémből készült lyukas táblákon és asztalokon mindenféle káprázatos eszközök, amelyeket fölösleges is lenne nevükön nevezni, mert számunkra ez színtiszta varázslat. Azt pedig nem kell érteni mindenkinek; elég, ha csak a kivételes elméknek enged belépést az Úristen a titkos tudás kapuján, amelyről még csak sejtjük, hogy milyen hatással lesz az életünkre. 

A tudós számára lehetséges az, ami másnak elképzelhetetlen: például, hogy az időt billiárdod másodpercekben értelmezze, sőt még képi felvételt is készítsen erről a felfoghatatlanul rövid időpillanatról. 

Akik esetleg az iskolapadban hallottak utoljára atomokról és elektronokról, azoknak is érdekes az a kutatás, amelyért Krausz Ferenc két másik kollégájával, Pierre Agostinivel, és Anne L'Huillier-vel a Nobel-díjat kapta: „az anyagban lévő elektronok dinamikájának tanulmányozására szolgáló attoszekundumos fényimpulzusokat létrehozó kísérleti módszerekért”. 

Ne ijedjünk meg az „attoszekundumos” szótól, ami a korábban említett elképzelhetetlenül rövid időpillanat a fizikában. „Mivel az elektronok több mint ezerszer könnyebbek, mint az atom, és gyorsabbak is, ezért rendkívüli gyorsaságú fényimpulzusra van szükség a mozgásuk leképezéséhez, csakhogy ez a látható fénytartományban nem állítható elő, erre csak a fénynél sokkal rövidebb hullámhosszú, úgynevezett ibolyántúli vagy extrém ultraibolya fény alkalmas” – magyarázta Krausz Ferenc az Élet és Tudománynak. 

A kísérlet
„Gerjesztőlézerrel belelőttek egy nemesgázt tartalmazó tartályba, ahol a kölcsönhatás következtében a lézer felgerjesztette a gáz atomjait, és azok további elektromágneses sugárzást (felharmonikusokat) bocsátottak ki. Ezek az elektromágneses hullámok bizonyos időközönként megfelelő fázisba kerülnek egymással, és egy nagyon rövid időpillanatban az interferencia elvén nagy mértékben felerősítik, majd a következő nagyon rövid pillanatban kioltják egymást. Egy hullámtevékenység attoszekundumos nagyságrend alatt fut a nagy kilengéstől a kioltásig. Ez a másodperc egymilliárdod részének az egymilliárdod része, vagyis 10^–18 másodperc. A fizika egy külön ága foglalkozik az ilyen rövid idő alatt lezajló folyamatokkal, az attoszekundumos fizika, amely fiatal hajtása a lézerfizikai tudományágnak” – magyarázza megkeresésünkre Mati Péter fizikus.

Ha elképzeljük, hogy egy fényképezőgéppel folyamatosan kattintgatunk, és az elkészült képeket filmként összeállíthatjuk, akkor a fizikus által használt kamera egy hétköznapi fényképezőgépnél sokkal gyorsabb, attoszekundumos „záridővel” készít valós idejű felvételeket az atomok szerkezetváltozásáról, tehát az atomok elektronjainak dinamikájáról. Ezek a felvételek szintén „filmmé” állíthatók össze, rögzítve a néhány attoszekundum alatt történt változásokat is. 

Jön a segítség!

De vajon mihez kezdhetünk most azzal a tudással, amit Krausz Ferenctől és tudóstársaitól kaptunk, teszik fel sokan a kérdést. 

„Az attofizika talán legígéretesebb alkalmazási területe az orvostudomány lehet. A sejtminták attoszekundumos fénnyel való megvilágítása rezgésbe hozhatja a szerkezetükben fellelhető elektronokat. A sejtben az ily módon rezgésbe hozott molekulák szintén sugárzást bocsátanak ki, amelyekből jelfeldolgozás után bizonyos eltéréseket mutathatnak ki egy egészséges és egy beteg sejt között, akár a betegség kezdeti fázisában is. Az ilyen irányú kutatások már jelenleg is zajlanak Krausz vezetésével a nemrégiben alapított Molekuláris- Ujjlenyomat Kutató Központban (Center for Molecular Fingerprinting)” – hívja fel a figyelmünket Mati Péter. 

A központ egyik célja, hogy az infravörös molekuláris ujjlenyomat a következő generációs molekuláris diagnosztika egyik sarokköve legyen, ezaltál új utat nyitva a lakosság egészségének átfogó vizsgálatára és a betegségek korai észlelésére. Ma még csak elképzeljük, hogyan fogja megváltoztatni az életminőségünket ez a felfedezés, de néhány év múlva már valószínűleg a hétköznapjaink része lesz az attoszekundumos fizika nyújtotta technológia.

És milyen az igazi tudós elme? Ahelyett, hogy a babérjain megnyugodva hátradőlne a fotelben, máris az újabb kihívásokon töri a fejét. 

A következő projektek a biológiai molekulákban lejátszódó összetett folyamatok leképezésére fognak irányulni. Ez úgy valósulhatna meg a legoptimálisabban, ha a röntgensugarak attoszekundumos villanását tudnánk leképezni, mert a röntgensugarak hullámhossza az atomok méretével összemérhető, vagy rövidebb is lehet, így képes az elektronok mozgását atomi vagy molekuláris szinten is megjeleníteni. Így a mozgásuk bármilyen összetett rendszerben reprodukálható lenne, amely nagyon fontos volna például a betegségek előrehaladottságának megállapításához.

Nem kizárt, hogy Magyarország nagymértékben hozzájárulhat az első elektron-videokamera megalkotásához, amelyet az egészségügyben is használnának. És van még itt valami: az elektrotechnika nemcsak az egészségünk direkt, hanem az indirekt védelmében is használható lenne: az elektronok mozgásának, illetve azok kiváltó okának megismerése és megértése elősegíti a még nagyobb sebességű számítógépes adatfeldolgozást vagy az internet gyorsaságát. Így nemcsak az adatforgalom növekedne, de a természeti katasztrófák is gyorsabban előrejelezhetők lennének. 

Egy mindenkiért

Krausz Ferenc olyannyira nem individualista, hogy amint értesült róla, hogy megkapta a Nobel-díjat, az első gondolata az volt, hogy mennyi kollégája munkája járult hozzá ehhez az eredményhez, nyilatkozta a Magyar Nemzetnek. A tudós számára az is lényeges kérdés, hogy kiálljon a mindannyiunk számára fontos ügyek mellett, mint például az oktatás. 

Egy újonnan kialakított együttműködésen belül (SKOLA+ program) anyagilag támogatja azokat az általános iskolai és középiskolai tanárokat, aki vállalják, hogy rászoruló vagy súlyosan hátrányos helyzetű gyermekeket korrepetálnak, legyenek utóbbiak ukrán, magyar vagy német nemzetiségűek.

Krausz hazalátogatásai során látta a háború elől menekülő emberek tömegét, ami annyira megérintette, hogy a kutatóbázisán munkatársai összefogásával létrehozott egy jótékonysági egyesületet, amely kifejezetten az ukrajnai háború kárvallottjait támogatja. A jelenlegi Nobel-díjjal járó pénzösszeg jelentős részét is az általa létrehozott egyesület fogja szétosztani. Nem ez az első alkalom, hogy a magyar fizikus jótékonykodik: az általa már korábban kiérdemelt Wolf-díj nagy részét és a Frontiers of Knowledge-díj egészét is eladományozta.