Előfizetés a lapra

Ködkamrák és reaktorok

Atomki, Csikai Gyula, fizika, interjú, ködkamra, Szalay Sándor

2014/03/04

1956 októberében, miközben a magyar forradalomra figyelt a világ, történt egy másik nemzetközi jelentőségű esemény is hazánkban. Debrecenben Szalay Sándor és Csikai Gyula magfizikusok éppen akkor „érték tetten” a világon először a neutrínót. A helyszínt az Európai Fizikai Társulat tavaly októberben fizikai történelmi emlékhellyé nyilvánította.

Amikor a neutrínót indirekt formában kimutató magyar kutatópáros fiatalabbik tagja, Csikai Gyula kézhez vette fizika-matematika szakos tanári diplomáját a debreceni Kossuth Lajos Tudományegyetemen, akkor már nyakig benne volt a „neutrínó-vadászatban”. Erre ugyanis az MTA Atommagkutató Intézetet (ATOMKI) megalapító Szalay Sándor még egyetemi hallgatóként felkérte. A professzor keze alatt megkezdett izgalmas kísérletek miatt nem ment a fővárosba költőző fizikaszakkal 1952-ben. Maradt inkább Debrecenben – ködkamrát fejleszteni.

Szalay Sándor és Csikai Gyula

–  Én már születésemkor házasságot kötöttem a fizikával, hiszen1930-ban láttam meg a napvilágot Tiszaladányban, abban az évben, amikor Pauli a világon először tételezte fel, hogy léteznie kell egy igen kicsiny „energiatolvajnak”, egy még fel nem fedezett semleges töltésű részecskének – kezd bele élettörténetébe Csikai Gyula. – Református nevelést kaptam, fogékony voltam a világra. A zene, a nyelvek és az irodalom legalább annyira érdekeltek, mint a természettudomány, és szinte csak a véletlenen múlott, hogy az utóbbit választottam. De még az is könnyen meglehet, hogy a tudomány választott engem – tréfálkozik. a fizika debreceni fellegvárának– 1948-at írtunk, az iskolákat államosították, az érettségitételeket egységesítették, a vizsgabizottságokhoz pedig vizsgabiztosokat rendeltek ki. Osztályfőnököm sietett velünk közölni, csak azok tehetik le az orgonista kántori vizsgát, akik a megerősített vizsgabizottság előtt sikeresen érettségiznek. Mivel ez korábban nem volt így, a dolog sehogyan sem volt ínyemre. Hogy kifejezzem nemtetszésemet, egy szintén „kuruckodó” osztálytársam, a most Hódmezővásárhelyen lelkészként szolgáló Zakar Ödön Tell Vilmos-nyitány orgonaátiratát eljátszottam az Árpád téri templomban, ahol évek óta segédkántorként muzsikáltam. Egy presbiter a kijáratnál gratulált:  „Az isten áldja meg, Kántor úr, azért, hogy életemben még egyszer hallhattam a Tell Vilmos-nyitányt.” Hogyne tetszett volna neki, ő értette: ennek a nyitánynak a templomi megjelenítése nem más, mint a két 18 éves diák csattanós válasza az iskolák államosítására.  

–  Mégsem a lelkészi hivatást és a zenét, hanem a fizikát választotta élethivatásául. Hogyan történt ez?

– Az érettségire való felkészüléskor osztályfőnököm, Jakucs István biztatására az általa saját bevallása szerint nem eléggé ismert három – a kvantumfizikával, atomfizikával, radioaktivitással kapcsolatos  – tétel megértése érdekében meghallgattuk Szalay Sándor háromórás előadását a Kísérleti Fizikai Intézetben. Ez megfogott, lenyűgözött és megerősített abban, hogy matematikával, fizikával foglalkozzam. Ettől még Országh László, az érettségire kirendelt kormánybiztos sem tudott eltéríteni. Megírtam neki, hogy nem megyek orosz-angol szakra. Fizikusnak vettek fel, amiben az játszott közre, hogy az egyik tételem a Szalay-féle előadáson elhangozottak egyike volt. Egyetemistaként aztán Szalay keze alatt dolgoztam, másodéves koromtól externista, vagyis fizetés nélküli gyakornok voltam a Kísérleti Fizikai Intézetben. A professzor kérésére a ködkamrákkal – vagyis, a vízgőz kicsapódása nyomán a részecskék kimutatására alkalmas kísérleti eszközzel –, ezek fejlesztésével foglalkoztam. Rájöttem egy használaton kívüli öreg ködkamra hibájára, és arra, hogyan lehet azt kijavítani. Ezt követően terjesztett fel demonstrátori állásra Szalay, amit meg is kaptam. Igaz, mivel a fizikaszak Debrecenben megszűnt, a diplomámba nem az került, hogy fizikus, hanem az, hogy fizika-matematika szakos tanár. Nem bántam, annyira érdekelt a munka, amibe belefogtam, hogy a felajánlott Szovjetunióbeli aspirantúrát is visszautasítottam.

– A Szalay Sándor keze alatt már egyetemistaként megkezdett kutatása valóban perspektivikus volt, hiszen a neutrínó kimutatása miatt hajszál híján Nobel-díjasok lettek. Már 1956 őszén megvoltak az eredményeik, amelyeket Lengyelországban ismertetett, de csak 1957-ben publikálták, miközben a Nobel-díjjal kitüntetett Reines és Cowan pár hónappal korábban, 1956. július 20-án közzétette a neutrínó közvetlen kimutatását igazoló cikkét a Science-ben. Hogyan „sikerült” elkésniük?

– Szalay Sándor 1953-ban javasolta, hogy meg kellene próbálni a hélium 6-os izotópot bejuttatni a ködkamrába, és lefényképezni ennek bomlásnyomait, mondhatnám úgy is, a kondenzcsíkjait. Én azonban rájöttem, hogy a bomlásban keletkező elektronok energiája annyira nagy, hogy a tervezett kísérlethez új ködkamrát kell tervezni és építeni. Meg kell kétszerezni a korábbi méretét, a pontszerű villanólámpát pedig hosszú, neonszerű fényforrása kell kicserélni. A villanólámpa ugyanis, ami csak akkor ad fényt, amikor érzékeny a ködkamra térfogata, nagyon fontos része a kísérletnek. Így a munkatér homogén megvilágításához kifejlesztettünk egy 30 centiméter hosszú xenon töltésű vékony villanólámpát. Ez akkor világújdonság volt, ami nagyon derék, csak az a bökkenő, hogy önmagában ennek az eszköznek a megalkotása félévvel késleltette az új expanziós ködkamra elkészültét. A megfelelő üvegcsövet egy berekfürdői kutatómérnök hobbiból fejlesztette ki, abban a kis üveggyárban, ahol dolgozott. A speciális üveg alkalmazásához meg kellett oldani olyan problémát, mint az üveg- és a fémelektródák összeforrasztása, szükség volt továbbá az alumínium és gumi vulkanizálására is – ez volt a ködkamra dugattyúja –, amihez egy újpesti iparos értett. Mindezek nagyon időigényesek voltak, így kissé elkéstünk: bár korán indultunk, mégis későn érkeztünk.

Ködkamra

– Tulajdonképpen, mi történt ebben a titokzatos ködkamrában?

– Víz és alkohol keverékét felitattuk fekete zselatinba, betettük a munkatérbe, ahol elpárolgott. Ezt követően a gőz- és hidrogéngáz-térfogat kiterjesztésével hirtelen lehűtöttük, emiatt a gőz, ami addig egyenletesen töltötte ki az egész teret, kicsapódott az elektron- és a visszalökött lítium-atommag által keltett ionokra. A ködkamra érzékenységét úgy állítottuk be, hogy a flashlámpa pontosan akkor villanjon, amikor a kiterjesztési arány megfelelő. Ezt megelőzően állítottuk elő a rövid életű hélium-6 izotópot a kamra terében, amelynek egy része az érzékeny időben bomlott el. A kísérletet több mint tízezerszer végeztük el, sok száz méternyi filmre. Ezeket előhívtuk, mire 1956-ban sikerült meglátni és lefotózni a bomlási folyamatot. A bétarészecske energiáját mágneses térben a pálya görbületéből határoztuk meg.

– Miért foglalkoztatta Önöket a neut­rínó?

– A radioaktív bomlások – vagyis az alfa-, béta- és gammasugárzás – megértése Marie Curie-től kezdődően nagyon izgatta a fizikusokat. Részben a hadi hasznosítás, részben pedig a békés célú felhasználás, vagyis az orvoslás és az energiatermelés addig soha nem látott perspektívái miatt. A bétasugárzás megértésében Pauli 1930-ban közzétett feltételezését, ami szerint léteznie kell egy eddig még fel nem fedezett kicsiny, töltés nélküli részecskének, nem sokkal követte a neutron felfedezése, ami Chadwick érdeme 1932-ben. Így állt össze, hogy az atommagban – a pro­to­non kívül – van egy semleges részecske, ezt nevezte ő el neutronnak, és bétabomláskor – másképpen elektron­emisszió létrejöttekor – ebből lép ki egy elektron és még egy kis részecske, ami Pauli feltételezésének megfelelően felelőssé tehető a látszólag hiányzó energiáért, impulzus és impulzus-momentumért. Mi ennek a Fermi által neutrínónak elnevezett semleges részecskének a nyomába eredtünk, célunk az volt, hogy bizonyítsuk, az energia-, és impulzus-megmaradás törvénye radioaktív kölcsönhatások esetén sem sérül.


Neutrínó visszalökő hatása

– Hogyan hatott az Önök tudományos eredménye a magyar fizikára, és személyesen az Ön karrierjére?

– Mivel az általunk készített felvételek nagyon szépen bizonyították a neutrínó létezését, Szalay professzor 1956 október közepén arra kért, menjek el Krakkóba, Lublinba, és Varsóba tartsak előadásokat a kutatásainkról. Szalay arra is megkért, írjam le a kísérletünket egy akkor jó nevű olasz szaklapban, a Nuovo Cimentóban. Ami Photographic evidence for the existence of the neutrino címmel jelent meg 1957-ben. Még ugyanebben az évben tartottak Paduában és Velencében egy nemzetközi konferenciát, ahol a vezető fizikusok zöme megjelent: Heisenberg, Pauli, a pi-mezont kimutató Powell, Yukawa és Ivanenko, ők valamennyien Nobel-díjasok. Ezen a konferencián a neutrínó kapcsán Heisenberg azt mondta Szalaynak: „Alig vannak ma már olyan fizikusok, akik ezt a sok munkát vállalnák”. Arra utalt ezzel: ahhoz, hogy ezt a kísérleti fizikai sikert elérjük, ezerszámra kellett a kísérletet újra és újra elvégeznünk, és tízezerszámra kellett felvételeket készítenünk. Ezen az ominózus konferencián több magyar fizikus is részt vett, például Marx György, aki élesztője és kitűnő ismertetője volt a honi fizikának és tartotta a kapcsolatot külföldön élő neves magyar fizikusokkal. Ő is segítette, támogatta a pályámat. Itthon Szalay professzor javaslatára meghonosítottuk a neutronfizikát és egy kis atomreaktor építésére is kísérletet tettünk, de nem kaptunk hozzá megfelelő fűtőelemet, így ez a programunk meghiúsult. Én a magam részéről, mégis nagyon szoros kapcsolatba kerültem a világban folyó békés célú nukleáris kísérletekkel. Ugyanis 1966-ban felkeresett engem Debrecenben az ENSZ Nemzetközi Atomenergia Ügynökségének egyik titkára és felkért, dolgozzak nekik, annak érdekében, hogy a fejlett és fejlődő országokban minél több helyen meghonosítsuk a nukleáris kultúrát. Teller Ede és Wigner Jenő munkásságát is Marx György révén ismertem meg, ráadásul sikerült is mindkettőjüket meggyőznöm arról, jöjjenek el Debrecenbe. Személyes segítséget is kaptam, Wigner sokféleképpen igyekezett engem a nemzetközi tudományos élet potentátjainak figyelmébe ajánlani. Egyszer például, a Debrecenbe kéne menni, pulykakakast kéne venni kezdetű dalt énekelve jött felém egy konferencia nyitófogadásán. A Nobel-díjas Wigner ezen magánszáma nagyon hatásos „bemutatásnak“ bizonyult, mert attól kezdve tényleg kezdtek rám figyelni. Ő ezt élvezte, de élvezte a magyar beszédet is, hiszen anyanyelvünkön folyt közöttünk a szó.

Ködkamra-felvétel

– Mikor látogatott el Wigner Deb­re­cen­be?

– Már 1976-ban hívtam, akkor azonban azt mondta: „Megnéztem a térképet, és úgy láttam, hogy Debrecen nagyon közel van Oroszországhoz”. Ehhez tartotta magát hat évig, és csak 1983-ban, 81 éves korában jött el, akkor viszont körcsárdást táncolt a lakásunkban. Mondhatom, mindannyiunk nagy örömére. Ez nagyon fellelkesített és amikor 1984-ben egy amerikai utam alkalmával Teller Edével találkoztam – akkor ő volt az igazgatója az egyik híres kaliforniai laboratóriumnak – fel is emlegettem Wigner debreceni körcsárdását. Erre ő azt mondta: „Wigner ebben is kölönb volt nálam.” Teller Debrecen iránti érdeklődését végül egy atomfűtőművekkel kapcsolatos javaslatunkkal sikerült felkelteni.

– A nyolcvanas évek végén Önök meglehetősen nagy feltűnést keltettek ezzel az ötletükkel, hogy Debrecen távfűtését célszerű lenne atomenergiára kapcsolni. Mi lett ennek a Teller Ede által is izgalmasnak ítélt ötletnek a sorsa?

– Világos volt számunkra, hogy atom­fűtőművel sokkal olcsóbbá lehetne tenni a távfűtést. Ezt meg is terveztük, ám azzal kellett szembesülnünk, hogy olyan fűtőelem, amire nekünk szükségünk van, nincs másutt csak Kínában. Az ottani atomenergiai minisztérium meghívására volt szerencsém tíz napot Kínában tölteni, és konstatálni, hogy a világ összes akkori fűtőelemtípusa rendelkezésükre áll. Szállítás azonban, mégsem lett a dologból, mert a kínaiak akkor még nem írták alá az atomsorompó egyezményt, így nem lehetett tőlük atomfűtőelemet – vagyis dúsított uránt – vásárolni. Így a mi debreceni energiareformunk nem valósulhatott meg, ám a program Tellert továbbra is érdekelte. 1990. november végén Svájcban, a Paul Scherrer Intézetben volt egy nagyon szűk körű tanácskozás a hőt termelő atomreaktorokról – másképpen atomfűtőművekről. Ott találkoztunk és beszéltünk erről újra. Akkor már nagyon szép muníció birtokában tárgyaltam vele: vittem magammal Antall József miniszterelnök úr meghívó levelét, Kosáry Domokos üzenetét, hogy a Magyar Tudományos Akadémia tiszteleti tagjává választotta és jó lenne, ha a december eleji rendkívüli közgyűlésen át tudná venni az oklevelét.

A debreceni ATOMKI épülete

– Teller 1990 végén átvette oklevelét az Akadémián. Állta a szavát, és ezt követően Debrecenbe is ellátogatott?

– Nem, még akkor sem, mert vissza kellett mennie Amerikába, de megígérte, következő év februárjában eljön és legalább egy hetet tölt Debrecenben, hogy részletesen beszéljünk az odatervezett atom­fűtő­mű­vek­ről. Neki is volt ekkor ötlete, amit el is mondott az akadémiai előadásában A föld alatti atomreaktorok létesítése címmel. Aztán 1991-ben tényleg eljött. Szerveztünk ugyanis, egy szűk körű tanácskozást, amire külföldiek is elfogadták a meghívásunkat. Egyöntetűen támogatták az atomfűtőművet. A javaslat Tellernek nem volt új, hiszen az anyagot 1984-ben elvittem neki Kaliforniába. Teller ötletei közül pedig engem különösen érdekelt a fúziós reaktor, aminek a létrehozását már nagyon régen, a hasadásos típusú, vagy másképpen uránon alapuló reaktorok megvalósításával párhuzamosan javasolta. Ennek kidolgozásához végeztünk olyan méréseket Debrecenben, amilyeneket az Egyesült Államokban akkor nem tudtak megcsinálni. Ez nem volt véletlen, mi Debrecenben ugyanis tudatosan választottunk olyan kutatási területet, ahol kezdeményezők lehettünk. Ezért honosítottuk meg a neutronfizikát és hoztunk létre olyan laboratóriumot, ahol szórásmentes környezetben lehet méréseket végezni.

– Teller zseniális elgondolása a fúziós reaktorról azóta sem valósult meg…

– Nem, de több helyen folynak ígéretes kísérletek. Így zajlik egy kísérlet EU-összefogással Franciaországban és van egy ígéret, hogy meg is valósul 2030-ra. Akkor leszek én éppen százéves...

 DOMBI MARGIT

A debreceni neutrínókísérletről továbbiakat a Természet Világa februári számában olvashatnak.

 

 

 

 

 

2014/6