„Megbecsült tagjai vagyunk egy nemzetközi kollaborációnak”

2016.02.18.
„Megbecsült tagjai vagyunk egy nemzetközi kollaborációnak”
A gravitációs hullámok észlelése új ablakot nyit az univerzumra: a jelenség első közvetlen észleléséhez magyar kutatók is hozzájárultak. A nemzetközi kutatásokban 2007 óta résztvevő kutatócsoport vezetőjét, Frei Zsoltot, a TTK Atomfizika Tanszékének egyetemi tanárát kérdeztük.

Alig egy hét telt el a gravitációs hullámok felfedezésének bejelentése óta. Hogyan reagált erre a szűkebb és szélesebb körű tudományos közvélemény itthon és külföldön?
Ezek nehéz kérdések, mert én belülről élem meg ezt a felfedezést és ezt a sikert, egyáltalán nem túlértékelve az ebben betöltött szerepünket. Látom és olvasom a sajtóban, valamint hallom a kollégáimtól, hogy fontos, mondhatni világra szóló felfedezésnek tartják, és hasonlóan reagált erre a szélesebb közvélemény is. Ennek természeten örülök, de a saját szerepünket semmiképpen sem akarom túlértékelni, hiszen nagyon jól tudom, hogy ez a kutatás és tudományos eredmény több száz ember két évtizedes munkájának köszönhető, valamint elsősorban az Amerikai Egyesült Államok kormányának egymilliárd dolláros támogatása révén jöhetett létre. Ha azokat a nagy pályázati támogatásokat nézzük, amelyeket 2006 óta elnyertem, ide sorolva az MTA Lendület Program, az OTKA és az NKFIH pályázatait is, akkor sem hiszem, hogy mi magyarok egymillió dollárnál, azaz két-háromszáz millió forintnál többet költöttünk volna összesen erre a projektre. A kollaboráció összköltségvetéséhez mi magyarok maximum egy ezredrészt adtunk hozzá. Ha azt nézem, hogy ezernél is több szerző jegyzi a felfedezésről szóló cikket, és közöttük kilenc magyarországi magyar társszerző van, akkor ez is csak egy századrésznyi hozzájárulás, viszont a kihozatal mindenképpen jó: ezredrésznyi pénzt költöttünk és századrésznyi a társszerzőség, akkor az átlagosnál tízszer jobb a ráfordítás kihozatala. Az Egyetem szempontjából persze ez megint más, hiszen a cikk magyar társszerzői révén a különböző egyetemi rangsorokban – ahol a tudományos cikkek száma és impaktfaktora alapján rangsorolják az egyes intézményeket – jelentős eredményeket érhet el az ELTE, ezen belül a Fizika Intézet rangsorokban elfoglalt helyét is nyilvánvalóan javítja. Ehhez azt is hozzá kell tenni, hogy az ELTE Fizika Intézete korábban is messze a legjobb helyen szerepelt a magyarországi felsőoktatási intézmények közül ezekben a rangsorokban, például a sanghaji egyetemi rangsorban az egyes egyetemi intézetek között.    

Az ELTE 2007 óta vesz részt a LIGO Scientific Collaboration munkájában. Hogyan került be a projektbe a kutatócsoport?
2006-ban, amikor először nagy kutatási pályázatot írtam, megkerestem három, Magyarországról származó, de külföldön dolgozó kutatót, hogy tudnánk-e közösen amerikai nagy projektekben részt venni. Közülük Márka Szabolcs, a Columbia Egyetem kutatója, aki akkor már a LIGO-ban dolgozott, hívta fel a figyelmemet erre a nemzetközi projektre, és szorgalmazta, hogy csatlakozzunk hozzá. Több kiváló diákom, többek között Kocsis Bence és Raffai Péter a LIGO egyetemi hallgatóknak szóló nyári programjában már részt vett: ez egy néhány hónapos nyári gyakorlatot jelent Kaliforniában, Pasadenában, illetve én magam is felállítottam egy rangsort, hogy melyek azok a szóba kerülhető, már futó projektek, amelyek hosszú távon előrelépést hozhatnak az asztrofizika terültén. Így Márka Szabolcs javaslata, a két diákom tapasztalatai, valamint a saját mérlegelésem után döntöttem úgy, hogy csoportot alakítunk és jelentkezünk a LIGO-ba. 2007 márciusában Baton Rouge-ban, egy kollaborációs találkozó alkalmával prezentáltam a magyar csatlakozási terveket, amelyeket végül a csatlakozási kérelemmel együtt elfogadtak, így azóta vagyunk hivatalosan is a kollaboráció tagjai. Fontos kiemelni, hogy ez a kollaboráció fair módon működik: minden egyes évben meg kell újítani a csatlakozási szerződést, minden egyes évben pontosan meg kell mondani, hogy mivel fogunk az elkövetkező időszakban foglalkozni, később pedig elbírálják, hogy valóban elvégeztük-e az előzetesen megjelölt feladatokat. Akik elvégezték a feladataikat, azok a következő évben ott lehetnek a társzerzők között. Örömmel jelenthetem, hogy az elmúlt kilenc évben folyamatosan megfeleltünk a minőségi követelményeknek, és minden évben megújítottuk a csatlakozási szerződésünket. Az évek során minden alkalommal megfelelő feladatokat találtunk, illetve osztottak ránk, melyeket sikeresen teljesítettünk. Így változó tagsággal ugyan, hiszen kilenc év hosszú idő, és a hallgatók jönnek-mennek, de folyamatosan megbecsült tagjai vagyunk az LSC-nek.  

Az évek során melyek voltak azok a konkrét feladatok vagy részprojektek, amelyeket a magyar kutatócsoport végzett el?
A LIGO Tudományos Kollaboráció a méréseket végzi, az adatokat gyűjti, kiértékeli, majd ezekről cikkeket ír és azokat prezentálja, illetve közzé teszi. Ez egy igen széles spektrumú munka, melynek minden egyes részében, sőt azon túlmenően is részt vett a magyar csoport. A kötelező feladatokon túl műszert is fejlesztettünk, amit 6 példányban itt gyártottunk le, és az amerikai helyszíneken mi szereltünk be. A tudományos kollaboráció tagjaiként nem kellene speciális hardvert gyártanunk, de megtettük. Ezek olyan inframikrofonok, amelyek a zajszűrést segítik: a LIGO-nál nagyon sok zajt kell szűrni, rengeteg környezeti hatást kell kiküszöbölni ahhoz, hogy a mérések sikeresek legyenek. Ezen túl Raffai Péter kollégámmal, aki az Atomfizika Tanszék adjunktusa, jelkeresési algoritmust és az ehhez tartozó szoftvert fejlesztettünk, így aktívan részt veszünk a jelkeresésben is, sőt, Raffai Péter a livingstone-i vezérlőteremben, három műszakban mérésfelügyeletet is ellátott. Azóta ELTE-s diákjaink, innen az egyetem irodáiból ugyancsak részt vesznek az ügyeletben, hiszen folyamatosan, és hónapokon keresztül figyelni kell a műszereket.

Emellett jelenleg olyan elméletibb jellegű munkát is végzünk, melynek keretében azt tanulmányozzuk, hogy elnyúlt pályán egymás körül keringő kettős rendszerek, fekete lyukak milyen gravitációs hullámjelet bocsátanak ki. A LIGO ilyen típusú jelalakokat még nem keres, az elkövetkezendőkben erre szeretnénk egy algoritmust és megfelelő szoftvert kidolgozni, majd javaslatot tenni a LIGO felé a kutatás kiterjesztésére. Végül pedig meg kell említenem a galaxiskatalógus fejlesztését is, melynek segítségével meg lehet állapítani, hogy abban a tértartományban, ahonnan a gravitációs hullám jele érkezett, milyen galaxisok vannak, melyek a pontos koordinátáik. Ezek meghatározása a mi katalógusunk segítségével történik majd, ami alapján a LIGO javasolni tudja az egyes obszervatóriumoknak, optikai és rádiótávcsöveknek, hogy milyen galaxisokat figyeljenek meg. Hiszen ahonnan a gravitációs hullám érkezett, ott érdemes azt is meghatározni, hogy annak a fizikai folyamatnak, ami a gravitációs hullámot keltette, van-e optikai vagy rádiótávcsővel megfigyelhető, megfelelő párja.

Ezek akkor is jelentős eredmények, ha a magyar kutatócsoport csak egy századnyi részét adja ki a kollaborációban dolgozók összlétszámának.
Továbbra is csak azt tudom mondani, amit már korábban is: megbecsült tagjai vagyunk egy nemzetközi kollaborációnak, ahol nagyságrendileg egy századnál nem töltünk be nagyobb szerepet. Rajtunk kívül még ezer ember dolgozik, közülük nagyon sokan hasonlóan jól, és ilyen, vagy ennél fontosabb folyamatokban vesznek részt. Csak néhány példa: megalkotni azt a négy kilométeres berendezést, benne a világ legnagyobb, tízezer köbméteres vákuumrendszerével, kifejleszteni azt az egyedülálló lézerberendezést, azokat a tükröket, amelyeknél nem létezik simább a világon, azt a szeizmikus izolációt, ami tíz nagyságrenddel csökkenti a szeizmikus hatásokat, egyszóval ezeket kifejleszteni sokkal nagyobb ívű munka annál, mint amit mi az inframikrofonokkal végeztünk. Annak ellenére, hogy maximálisan elfogadható a LIGO-nál a csoport teljesítménye, semmiképpen sem szabad ezt túlbecsülni.

Több fiatal hallgatóval is együtt dolgoznak a kutatócsoportban. Ez a felfedezés hozzájárulhat ahhoz, hogy a jövőben többen érdeklődnek majd az asztrofizika iránt?
A fizika és annak különböző részterületei sajnos egyre kevésbé népszerűek. Folyamatosan csökken az érdeklődők száma, de bízom benne, hogy ez a felfedezés megnöveli az egész tudományterület, ezen belül is a gravitációs hullámok témaköre felé irányuló érdeklődést. A kollaborációban való közreműködés révén az ELTE ezen a területen is felkerült a tudományos térképre, így remélem, hogy egyre több és jobb hallgatót vonz majd a képzésünk. Mivel változik a társadalom, és más kitörési lehetőségek is léteznek már a jól végzett tudományos munkán kívül, valamint egyre átjárhatóbb az európai felsőoktatási térség, ezért azt hiszem, hogy belekényszerülünk abba a nemzetközi területen folyó, éppen ezért világszínvonalú versenybe, amelyben a felsőoktatási intézmények részt vesznek. Én a Fizika Intézet professzoraként azért küzdök, hogy ebben sikeresek legyünk, és azt hiszem, most sikerült valami mérhetőt hozzátenni ehhez a küzdelemhez.

Mire számít az elkövetkezendő időszakban, miben fog változni az asztrofizika? Milyen, eddig zárt ajtók nyílhatnak meg a kutatók előtt?
A felfedezés jelentősége nemcsak abban rejlik, hogy kipipálhatjuk azt, hogy száz évvel Einstein jóslata után végre kísérletek folyamán sikerült egy gravitációs hullámot bemérni és ezzel igazolni azt, hogy az elmélet helyes volt. Ez a felfedezés megnyitja az asztrofizikán belül a gravitációshullám-asztrofizika részterületét. Ha mondhatom ezt az immár közhellyé vált kifejezést: új ablakot nyitottunk a világra. Eddig csak az elektromágnesen kölcsönhatás nyomát kutatták a csillagászok, hiszen az eddig kutatások csak az elektromágneses kölcsönhatás különböző hullámhosszú megnyilvánulási formáival foglalkoztak. Most egy teljesen más fundamentális kölcsönhatás, a gravitációs kölcsönhatás nyomait is tudjuk már észlelni. Ezek után meg tudjuk figyelni – bár a figyelni szó már nem a megfelelő kifejezés –, hallani, észlelni tudunk olyan folyamatokat is, amelyeket csak ezekkel a gravitációs hullám detektorokkal lehet. Jelen esetben, amikor két fekete lyuk kering és összeolvad – amelyeket azért nevezünk fekete lyukaknak, mert nagy a gravitációjuk és nincsen fényük –, a hagyományos eszközeinkkel nem voltunk képesek vizsgálni. Ez a jelenség azonban a tér hálóját oly mértékben megrezgeti, hogy a mostani precíz műszerek már képesek észlelni és kimutatni. Ha a jövőben növeljük e műszerek érzékenységét és még több észlelést sikerül regisztrálnunk, akkor olyan csillagászati folyamatokat leszünk képesek tanulmányozni, amelyeket eddig nem tudtunk. Minden esetben, amikor a csillagászat egy új eszközt kap, akkor váratlan és előre meg nem mondható felfedezések is születnek. Így én magam rendkívül optimista vagyok az asztrofizika jövőjét illetően, akár a közeljövőjét tekintve is, mivel a gravitációs hullámok felfedezése valóban alapos indokot ad erre.