Einstein elméletének bizonyításában vesz részt az ELTE
A gravitációs hullámok létezését csaknem száz éve feltételezik. Ha a LIGO-projekt igazolja a létezésüket, az ELTE is részese lehet a sikernek. A Lendület programban támogatott kutatásairól dr. Frei Zsoltot, az ELTE TTK Atomfizika Tanszékének vezetőjét kérdeztük.
Mivel foglalkozik az asztrofizika, hogyan tudná leírni ezt a területet?
Az asztrofizika a csillagászattal foglalkozik. Ennek a tudományágnak a képviselői fizikusok, és mint a fizika egyik ágát művelik az asztrofizikát, ahogy én is. Hagyományosan a csillagászat az ég feltérképezésével foglalkozik, azzal, hogy hol, mit látunk az égbolton. Ezzel szemben a mai modern asztrofizika megpróbálja megmagyarázni azt, amit látunk. Tehát amikor asztrofizikáról beszélek, azalatt azt értem, hogy fizikusi képzettséggel és fizikusi eszközökkel próbálunk olyan jelenségeket megmagyarázni, amit csillagászok csillagászati eszközökkel mérnek.
A Lendület program keretében két nagy nemzetközi asztrofizikai projektben vesznek rész, a LIGO-ban, és a Pan-STARRS-ban. Miről szólnak ezek a projektek?
Az első programhoz, a LIGO-hoz (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) öt éve csatlakoztunk. Einstein elméletét próbáljuk igazolni, miszerint léteznek gravitációs hullámok. A projekt két nagyobb mérőhellyel rendelkezik, amelyek egymástól 3000 kilométer távolságra helyezkednek el, az egyik Washington államban, a másik Louisianaban. Az állomás tulajdonképpen két egymásra merőleges 4-4 kilométeres kart jelent, ez egy betonalagút, amiben hosszú vákuumkamra van, és a két végén lézerfény világítja meg a teszttömegeket. A lézerfény arra szolgál, hogy a karok hosszát pontosan mérhessük. Azt gondoljuk, hogy ha a gravitációs hullámok léteznek, az űrből érkezve némileg megváltoztatják a karok hosszát, az egyik rövidebb, a másik hosszabb lesz. Azért kell a 3000 kilométer távolság, mert sok a befolyásoló tényező, amit ki kell zárni. Ha elhalad az egyik interferométer mellett például egy teherautó, az jobban megrezgeti, mint a jelenség, amit mérni szeretnénk. Ha mindkét interferométer ugyanazt a hullámot fogja be, akkor viszont feltételezhető, hogy az kívülről jön. Technikailag ezt nem sikerült megoldani az elmúlt 100 évben, most azonban már adottak a feltételek. Ez egy nagyon nehezen mérhető jelenség, de bízunk az elmélet helyességében. A technológia úgy fejlődik, hogy azt gondoljuk, néhány éven belül, körülbelül 2015-ben detektálni tudjuk a gravitációs hullámokat. Jelenleg legalább 45 kutatócsoport dolgozik ezen a projekten a világ számos országából. A Lendület program jelentősége ezen a területen, hogy a segítségével továbbra is részt vehetünk ebben a kutatásban, így 2015-ben az ELTE is részese lehet a sikernek.
A Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) tulajdonképpen egy távcső, amellyel az Egyesült Államokban a légierő hetente egyszer az egész eget felméri, hogy olyasmit keressen, ami veszélyeztetheti a földi életet (például aszteroidákat). Csillagászati szempontból ebben az az érdekes, hogy ez egy távcső, amivel az egész eget hetente végig lehet fényképezni. Ebben a projektben három éven át gyűjtik az adatokat. Másfél éve zajlik már a kutatás, örülök, hogy a lehető leggyorsabban tudunk csatlakozni. A három év alatt összerakjuk ezeket a hetente mért adatokat, és ez fogja adni a legmélyebb képet az extragalaktikus égboltról. Így lehetőségünk lesz arra, hogy azokat az algoritmusainkat, amelyeket az ELTE-n fejlesztettünk ki, a Pan-STARRS adathalmazára is használhassuk. Ezen a programon gyakorolva a következő, 2017-ben induló nagy projektnek (Large Synoptic Survey Telescope – LSST), felkészült tagjai lehetünk majd, illetve a program eredményeként az ELTE-n mindig hozzájussunk azokhoz a csillagászati adatokhoz, amelyek a világon éppen a legjobbak. A következő pár évben ez a Pan-STARRS adatait jelenti majd, később pedig a Large Synoptic Survey Telescope adatait.
Ez lehetőséget adhat egy újabb pályázatra?
Mindenekelőtt arra teremt lehetőséget, hogy az algoritmusaink és a szoftvereink fejlesztésével az adatok feldolgozása alapján készült cikkeinkkel benne maradjunk a világ ez irányú kutatásainak élvonalában, és ezért majd meghívjanak bennünket egy következő, ehhez hasonló nagy projektbe résztvevőnek.
Van-e már elképzelése arról, hogy milyen összetételű kutatócsoportot szeretne létrehozni a Lendület program keretében?
A Lendület pályázat megengedi, hogy két posztdoktor kutatót felvegyünk, egyiket az egyik, másikat a másik projektbe. Szeretnék hallgatóknak is lehetőséget adni, illetve jó lenne, ha korábbi hallgatóim hazatérnének Amerikából. Ennek érdekében fontos, hogy ez a pályázat vonzó legyen számukra. Egészen pontosan két volt hallgatóm van kint, akiket szeretnék hazahozni, mindkettőnek jövőre jár le az ösztöndíja. A csoportot tehát úgy tervezem kialakítani, hogy két posztdoktori állást biztosítsak, és két sikeres korábbi tanítványom hazatérését finanszírozzam, de törekszem doktoranduszok befogadására is. Mesterszakos hallgató is része lehet azonban a csoportnak, járhat konferenciára, és kaphat ösztöndíjat – de ez nem lesz számottevő része a Lendület költségvetésének.
Milyen feladatokba vonja be a fiatalabb hallgatókat?
A bolognai rendszerhez való hirtelen csatlakozás új feladat elé állított minket, próbálunk alkalmazkodni. Egy alapszakos hallgató diplomamunkája elsősorban az irodalmazáson alapul, ezért őket arra próbáljuk tanítani, hogyan ismerjenek meg egy szakterületet az irodalmán keresztül. A mesterszakosok már olyan diplomamunkákat tudnak írni, amelyekből cikkek publikálhatók, tehát elég magas színvonalú munkát várunk el tőlük. Így jó eséllyel azok kerülnek be a doktori iskolákba, akiknek már van elfogadott publikációjuk.
Fontosnak tartja, hogy minél több fiatal hallgató vegyen részt kutatásokban?
Természetesen igen. Mind a fiatalok, mind az oktatók szempontjából nagyon fontos. Kutatóegyetem-párti vagyok, mert rengeteg előnye van annak, ha egy fiatal korán bekapcsolódik a munkába, hiszen így a gyakorlatban tanulhatja meg, hogy mit is csinál egy kutató.
Az oktató szempontjából is fontos, hiszen neki az a legjobb, ha folyamatosan dolgozik mellette friss gondolatokkal előálló, tettre kész, munkabíró, lelkes, fiatal munkatárs. Nekik ugyanis sokszor olyan ötleteik támadnak, amelyek új eredményekhez vezethetnek.
Milyen eredményeket várnak a támogatási periódus végére?
Alapvető cél, hogy aktív, értékes, és értékelt tagjai maradhassunk a két nagy projektnek. Eddig a LIGO esetében ez sikerült, jó lenne ezt a tendenciát folytatni, illetve jó lenne, ha tényleg sikerülne felfedezni a gravitációs hullámokat, és az arról készült cikkekben az ELTE is szerepelne mint társszerző. A Lendület vége felé azt szeretném látni, hogy a gravitációs hullámokat alkalmazzuk is az asztrofizikában, hogy ezáltal újat tudjunk mondani, és ennek az ELTE is részese lehessen.
A Pan-STARRS rövidebb ideig tart, összesen 3 évig, az ez idő alatt összegyűjtött adatokat kell kiértékelni, ezekből kell újat mondani. Emellett fel kell készülni a még nagyobb mennyiségű és még mélyebb adatokat szolgáltató LSST-projektre és adatainak feldolgozására, ami 2017-re beindul. Azt szeretném, ha a Pan-STARRS segítségével jól fel tudnánk erre készülni, és hasznos tagok lehetnénk abban a nemzetközi kollaborációban is.