A szubatomi folyamatok vizsgálhatóságához járulnak hozzá Gombkötő Ákos kutatásai

A zalaegerszegi Gombkötő Ákosra (27) igazak a fentiek, aki talán nem tipikus képviselője nemzedékének, de olyan utat jár, amely feltétlenül érdemes a figyelemre. Az idő felfoghatatlanul parányi egységeivel cimborál, olyan metodika kvantumoptikai modellezésében vesz részt, amelynek gyümölcseként vizsgálhatóvá válhatnak szubatomi vagy molekuláris biológiai folyamatok. Ez hozzájárulhat például anyagtudományi és gyógyszerészeti kutatásokhoz is.

Az általános iskolát Letenyén kezdte, ahova az édesapát követve költözött a család. Visszakerülve a megyeszékhelyre az Eötvösben járta ki a felső tagozatot, majd a Kölcsey-gimnáziumban folytatta tanulmányait. Érdeklődése ekkoriban élesedett ki a természettudományok iránt. Édesanyja szerint – Laki Eleonóra a Zala Megyei Szent Rafael Kórház neurológiáján nővér – a repülő- és hadmérnök nagypapa képességei köszönnek vissza Ákos tehetségében. Bátyja is hasonló irányt szabott életének, informatikus mérnökként dolgozik.

Halk szavú beszélgetőtársam középiskolásként még nem brillírozott versenyeken, ennek fő okát befelé forduló természetében véli felfedezni.

– Akkoriban nem nagyon beszélgettem se az osztálytársaimmal, se a tanárokkal – idézi fel.

Ákos a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Karának harmadéves hallgatójaként kapcsolódott be az Ortvay Rudolf nemzetközi fizikai problémamegoldó verseny folyamába. Tavaly a PhD kategóriában 500 ponttal szerezte meg az első helyet, egy évvel korábban ugyancsak a legjobbnak bizonyult. Az utóbbi két évben már feladatkitűzőként is szerepel.

– Az Ortvay-verseny specialitása, hogy nem rutinjellegű megoldásokat igényel, egyes feladatok nyitott kutatási területekre vezethetnek el – fejti ki Ákos. – Adott több tucatnyi feladat, amelyek közül az eredményes szerepléshez minél több (maximum tíz) megoldást kell kidolgozni tíz nap alatt. A csapatmunka kivételével bármilyen segítség, eszköz igénybe vehető. A verseny egy ideje már kilépett a nemzetközi porondra, a résztvevők mintegy fele külföldi.

Manapság – amellett, hogy az Ortvay-verseny feladatainak megoldásait készíti elő a Fizikai Szemlében való megjelenésre – ideje jelentős részét a kutatásnak szenteli. Területe a kvantumoptika, ezen belül új utakat tapos. Ha a laikus most azt gondolná, hogy a kvantummal kezdődő fogalmak közérthető elmagyarázására kevés az esély, akkor jó nyomon jár. Esetünkre ez minősítetten igaz, de azért próbáljunk meg legalább néhány morzsát felcsípni Ákos munkálkodásából.

A szemléltetést érdemes avval kezdeni, hogy a 19. században jelentős érdeklődést váltott ki a lovak futásának a folyamata. Állítólag fogadást is kötöttek arra, hogy vágta közben létezik-e olyan pillanat, amikor a lónak mind a négy lába a levegőben van. (Igen.) Szabad szemmel eldönthetetlen volt a kérdés, jól jött a friss találmány, a fényképezőgép, amely az emberi szemnél jóval kisebb időintervallumokban képes észlelni a mozgást. Egy közönséges fényképezőgép milliszekundumos (a másodperc egy ezred része) nagyságrendű felbontásban érzékel, ám ma már létezik nanoszekundumos (a másodperc egy milliárdod része) csúcstechnika, amivel a pisztolygolyó kilövéséről is éles kép készíthető. Ez azonban nem elegendő, ha molekuláris, netán atomi szintű folyamatokat szeretnénk vizsgálni. Még finomabb módszerre van szükség: a molekuláris folyamatokat femtoszekundumos impulzusokkal tudjuk nyomon követni, az atomok megfigyeléséhez pedig már attoszekundumos „expozíciós időre” van szükség, mely nagyságrend a másodperc 10 a mínusz 18-adikon hatványának felel meg.

– Ez az idő kisebb része a másodpercnek, mint ahány másodperc az ősrobbanás óta összesen eltelt az univerzumban… – tárja elénk a döbbenetes tényt Ákos. – A folyamatok minél finomabb időbeli megragadását csak extrém rövid lézerimpulzusok teszik lehetővé. De ennek is van korlátja, egy bizonyos küszöb már csak nemlineáris optikai jelenségek felhasználásával léphető át. Ezekkel foglalkozom. E folyamatokat korábban csak a fizika klasszikus formuláival tudták leírni, a teljesen kvantált modellt mi dolgoztuk ki 2016-ban, témavezetőmmel, Földi Péterrel, Varró Sándorral (KFKI) és Czirják Attilával. A mostani munkám is ehhez kapcsolódik, a nagyon rövid lézerimpulzusok előállításához szükséges magas felharmonikusok keltését, kvantumoptikáját vizsgálom.

Eredményeiről nyáron számolt be a fizikus doktoranduszok balatonfenyvesi konferenciáján. De vajon milyen gyakorlati haszonnal kecsegtetnek a rövid fényimpulzusok?

– Az anyagok megmunkálásánál jelentős szerepet kaphat az impulzushossz. Ha hosszabb lézerimpulzussal dolgozunk, az energia jelentős része szétszóródik a tömb­anyagban, olvadások és repedések keletkezhetnek, mert az elnyelődés viszonylag lassú az atomok mozgásához képest. Az extrém rövid impulzus azonban gyakorlatilag kitépi a felület atomjait, kiküszöbölve minden hibát, roncsolódást. Ipari alkalmazásnál és szemműtéteknél egyaránt szükség lehet erre. Az általam kutatott attoszekundumos intervallum azonban ezeknél sokszorta kisebb. Főként a jelenség még fel nem derített kvantumos aspektusaival, elméleti hátterével foglalkozom. A kenyér persze ettől nem lesz olcsóbb, de a munkámmal talán hozzájárulhatok, hogy extrém gyorsan lejátszódó atomi, szubatomi vagy biomolekuláris folyamatokat is megérthessen, vizsgálhasson a tudomány. Amúgy ilyen s még rövidebb impulzusok előállítására törekszik a szegedi ELI-ALPS lézeres kutatóintézet is.

Ákos örülne, ha még idén be tudná fejezni a dolgozatát, de az ilyen elméleti mélyszántást nehéz határidőkhöz kötni. Mivel mégiscsak egy 27 éves fiatalemberrel beszélgetünk, tudakoljuk: fér-e még valami az életébe?

– Mi tagadás, most ez a munka tölti ki a napjaimat. De azért valamikor alszom is… – érkezik a válasz.