Fizikai Szemle nyitólap

Tartalomjegyzék

Fizikai Szemle 1996/2. 63.o.

MAGFIZIKA AZ EZREDFORDULÓN

Lovas Rezső
ATOMKI, Debrecen

Invokáció

Ilyen című előadást tiszta lelkiismerettel nem lehet tartani. Ki meri azt állítani magáról, hogy egy terebélyes tudománynak akárcsak a jelenét is képes átlátni? És ki mer jóslásokba bocsátkozni a tudomány fejlődéséről, mely akkor igazán fejlődés, ha születnek lényeges eredmények, amelyek befolyásolják a diszciplína jövőjét, vagyis maguk teszik a jövőt megjósolhatatlanná? Az én lelkiismeretem sem tiszta, és ezért magyarázkodásra kényszerülök.

Felkészülvén erre az előadásra, a műzsákhoz fordultam segítségül. A múzsák, azaz a magfizikus közösség hangadó gurui, konferencia-összefoglaló előadások tartói és magfizikus-szerveződések szorgalmazói között manapság - talán éppen az ezredvég közelsége vagy a tudomány fenyegetettségi komplexusa miatt - elég gyakori a teljességigényű és jövőbelátó széttekintés, és így volt miből merítenem. A nyersanyagot persze a magam ízlése szerint dolgoztam fel. Egyébként a múzsák igencsak szubjektíven válogatnak és ítélnek, és ezt magabiztossággal leplezik. Én persze nem vagyok olyan merész, mint a múzsák, úgyhogy a szubjektivitást csak módjával engedem meg magamnak.

Mondanivalóm három fő részből fog állni. Először az Apológiában megpróbálom általánosan jellemezni a magfizika mai arculatát. Manapság minden ilyen kísérlet önigazoló, magyarázkodó jellegű, ami bizonyára azért van, mert a “nukleáris" szó a társadalomban szitokszóvá vált, és tudományos körökben is divat lekicsinylően vélekedni róla. Mivel ez is a magfizika ezredvégi állapotához tartozik, nekem is szembe kell néznem vele. Az az érzésem: a tudomány világában a magfizikával szemben táplált ellenszenv motívuma rokon a társadalom ellenszenvével. Az “atomkor" idején eleink a divatot a magfizika javára fordították, és a többi tudomány képviselőinek ez nem volt rokonszenves. Most persze az inga miellenünk leng ki.

A magfizika legfontosabb alkalmazásai az ezredfordulón

Terület

Alkalmazás

A magfizika felhasznált elemei

Gyógyászat

rákterápia

gyorsított ionnyalábok fókuszálása a tumor alakjára

pozitronemissziós tomográfia

ciklotronnal termelt izotópok; szétsugárzás detektálása; in vivo képalkotás

Radiobiológia

sugárzás élő sejtekre gyakorolt hatásainak vizsgálata

részecskenyalábok, -detektorok; hatáskeresztmetszet-adatok, Monte Carlo- szimuláció

Ipar

felületkezelés félvezetőelem-gyártás

ionimplantáció
ionimplantáció

nyomjelzés folyamatszabályozás és -követés céljából

aktivációs analitika

Energiatermelés

kontrollált magfúzió

inerciális együtt-tartás nehézion-nyalábokkal

Th-hasadáson alapuló reaktor

neutrontermelés gyorsított protonokkal

hasadási termékek kezelése

magreakciók sugárzó hasadványok nemsugárzókká alakítására

Környezerkutatás és -védelem

éghajlati változások tanulmányozása; vízkészlet eredet- vizsgálata; környezeti radioaktivitás mérése

nyomelemkimutatás nukleáris analitikával: tömegspektrometria, proton indukálta röntgensugárzás analitikája (PIXE

Művészettörténet és régészet

kormeghatározás

radiaokarbonos módszer, sugárkárosodás meghatározása

műtárgyak technikai jellemzőinek meghatározása

PIXE és egyéb ionnyaláb-analitikai módszerek.

Kondenzált anyagok fizikája

fémklaszterek fizikája

a magfizika fogalmai

szilárd anyagok vizsgálata

radioaktív atomok beépítése és bomlásuk detektálása; termikus neutronok szóratása anyagmintákon

Atomfizika

ion-atom ütközések; müonkatalizált fúzió

magfizikai gyorsítótechnika és egyéb technikák

Asztrofizika

hatáskeresztmetszet-adatok mérése és számítása

kisenergiájú reakciók kísérleti és elméleti tanulmányozása;
radioaktív nyalábok előállítása;
az elektronárnyékolás vizsgálata

Részecskefizika

szimmetriasértések keresése; bomlási paraméterek mérése

bomlások, reakciók vizsgálata

kvark-gluon plazma előállítása

kísérletek ultrarelativisztikus nehézion-reakciókkal

Ezután az Enumerációban megpróbálok a jelenleg érvényesülő tendenciákból néhányat felsorolni. Igyekszem a lényegeseket kiragadni, mert a múzsák által elém tárt aspektusok közül mindent lehetetlen felsorolni. A szubjektivitást annyiban vállalom, hogy utalni fogok arra, miként illeszkednek e tendenciákba a debreceni törekvések. Végül a Konklúzióban a magfizikai kutatás hálózatának struktúraváltozásairól elmélkedem, és összefoglalom a magyar magfizika kilátásairól vallott nézeteimet.

Apológia

A magfizika védelmében a legfontosabb érvet nem célszerű hangoztatni, mert nem illik elvárni, hogy magfizikusokon kívül bárki is méltányolja: azt, hogy önmagáért érdekes. Hogy a természet egyik jól elhatárolt jelenségkörét leíró tudomány, amelyet saját paradigma-rendszerén belül kell szemlélnünk és megértenünk, s amely a tudomány jelen állása szerint kimeríthetetlennek látszó gazdagságban kínálja az értelmezésre váró új tényeket, jelenségeket, és újabb kutatásokra sarkall.

Így a felhozható legésszerűbb érv az, hogy mennyi mindent adott és ad a többi tudománynak, és mennyi hasznos alkalmazást kínál. Nemcsak a rég feltalált nukleáris módszereket csiszolgatják, hanem a magfizika új feladatokra új módszereket kínál. Például a nukleáris energiatermelés hulladékainak ártalmatlanítására - "kutyaharapást szőrével" elven - nukleáris módszerek látszanak legalkalmasabbaknak. Az itt látható táblázat a ma legfontosabbaknak látszó alkalmazásokat foglalja össze. Egy több helyen szinte változatlan formában publikált felsorolásból állítottam össze, anélkül, hogy elhagytam vagy hozzátettem volna bármi lényegeset. Annyi eredeti van benne mindössze, hogy dőlt betűkkel írtam mindazokat az alkalmazásokat, amelyeket Debrecenben aktívan művelünk. Van jócskán dőlt betűs szöveg.

A magfizika nem a legalapvetőbb fizikai diszciplína, hiszen a magok alkotóelemeinek viselkedését a részecskefizika kutatja. Jelentős sajátsága azonban a magfizikának az, amit Feschbach univerzalitásnak nevez. Ezen azt érti, hogy számos fogalma, módszere, állítása más tudományokra is átvihető, és ott ezek alkalmazása igen konstruktívnak bizonyult. Ez pedig azt sejteti, hogy a magfizika kutatása közben általánosabb, “univerzálisabb" elveket kutatunk. Feschbach az univerzalitást a fundamentalitással szegezi szembe, és egy tudomány értékeinek felbecsülésében az univerzalitást fontosabbnak tartja. Például a magfizikának a magerőkkel foglalkozó ága alapvetőbb, mint bonyolult magok spektroszkópiája, mert a bonyolult magok viselkedésének is alapjául szolgáló kölcsönhatást kutatja. Ez a redukcionizmus korrekt ugyan, de steril. Sajnos ugyanis a magerők kutatásakor talált semmilyen sajátságból soha egyetlen épkézláb következtetést nagyobb magokra le nem vontak. Éppen ellenkezőleg: a nagyobb magok viselkedéséből több kvalitatív következtetést vonhatunk le a magerőkre, mind fordítva.

A magfizika univerzalitására a legismertebb példák a természet alapvető szimmetriáiból következnek, és ezeket jól értjük. Ezeknek köszönhető, hogy az atommag az alapvető természeti szimmetriák és megmaradási tételek (például időmegfordítás, tükörszimmetria, barionszám-megmaradás) ellenőrzésére való laboratóriumként szolgálhat.

Van az univerzáliáknak egy nem kevésbé fontos másik csoportjuk. Az átlagtér-fogalom például számos más fizikai rendszerben működik, és az átlagtérhez mindenütt egyrészecske-mozgás és héjmodell tartozik. A valenciarészecskék viselkedésére legjellemzőbb, hogy őket a párkölcsönhatás Cooper-párokba rendezi, melynek következtében a Fermi-nívó fellazul, és szupravezetőszerű fázis jön létre, amelyből hőmérséklet-növeléssel vagy egyéb perturbációval (a magfizikában forgatással) fázisátmenet hozható létre. E termodinamikai fogalmak más kontextusban (nehézion-reakciók leírásában) is reneszánszukat élik. További analógia egyéb rendszerekkel, hogy forgásszimmetrikus Hamilton-operátorokhoz másutt is tartozhat - spontán szimmetriasértő módon - deformált alapállapot. A multipólusokba rendezett gerjesztési módusok fogalma ugyancsak átvihető, a magreakciók analogonjai más rendszerekkel is lejátszhatók. A kölcsönható bozonok nyelvén leírt szimmetria ugyancsak működik másutt is. Egy másik univerzális vonás a rendezett és statisztikus viselkedés dichotómiája; ma, mint Kruppa András és Pál Károly munkája is példázza, a kvantumkáoszra vonatkozó vizsgálatoknak egyik kedvenc játszótere az atommag. Ezekben a példákban az univerzalitás hordozója a magok mezoszkopikus jellege. Ezen azt érthetjük, hogy az alkotórészek száma túl kicsi ahhoz, hogy a rendszer klasszikus törvények által leírható makroszkopikus viselkedést mutasson, azonban túl nagy ahhoz, hogy az egyes részecskék dinamikai változói a rendszer viselkedését jellemezhetnék. Úgy tűnik, azok az elvek, amelyek a mezoszkopikus rendszerre jellemző állapotokat és paramétereket kiválasztják, univerzálisak. Az a tudományág, amelyben az utóbbi években a magfizikai fogalmak megdöbbentően sikeresen vizsgáztak, a fémklaszterek tudománya. Ellenkező irányú átvételre is lehet hamarosan példa: a kisméretű fém- és egyéb mikroklaszterek felépítésében diszkrét geometriai szimmetriák (pontcsoportok) is szerepet játszanak. Egyre több jel van arra, hogy az ezek sugallta poliéderes felépítésnek a könnyű magokban is nyoma van.

Enumeráció

Lássunk tehát most néhány konkrét példát arra, hogy mi van műsoron ma - és feltehetőleg az ezredfordulón is - a magfizikában. Kezdem magok alapállapotával és végzem nagyenergiájú gerjesztéseinek vizsgálataival. Főként új fontos felfedezésekről és módszertani fejlesztésekről fogok beszélni, amelyek néhány évre várhatóan befolyásolják a kutatás irányait.

Alapállapotok tanulmányozása. A nukleoni nyelven (numerikusan) egzaktul leírható mag-alapállapotok köre a Green-függvényes Monte Carlo-technikának köszönhetően ma a 6-os tömegszámnál tart. A mezonelméleti megalapozottságú félfenomenologikus kölcsönhatások a triton kötését egzakttá tevő háromtest-taggal az alfa-részecske kötését is egzaktul adják. Az 5-6 nukleont tartalmazó magokra az egyezés már nem ilyen fényes, és a numerikus számítás olyan nagy volumenű, hogy a további előrelépést ezen az úton többéves távlatokban lehet csak elképzelni. Egy debreceni fizikusnak van azonban egy jelentős eredménye, amely a fejlődést gyorsabb pályára állíthatja. Varga Kálmán, munkatársam Japánban a magfizikai klasztermodelltől kölcsönzött stochasztikus variációs technikát használva egyelőre csak szkematikus kölcsönhatással a Green-függvényes technikánál pontosabb eredményeket ért el és a 7-es nukleonszámig eljutott. A stochasztikus technikának a nehéz magok héjmodelljében való alkalmazását múzsáim a nagyszerű új fejlemények között ünneplik, mert a héjmodell dimenzionális korlátjaitól megszabadít. Varga Kálmán révén ezen a téren is élenjárunk.

A magszerkezet legérzékenyebb - a nukleonok alatti szabadsági fokokra is érzékeny - kifejezői az elektromágneses formafaktorok, melyeket nagyenergiájú elektronok szóratásával lehet meghatározni. Időben folytonos elektronnyalábok kifejlesztésével ez a terület igen nagyot lépett előre. Az 1-4 GeV-es monoenergetikus elektronokat produkáló, jelenleg létező gyorsítókkal rugalmas, rugalmatlan szórási és egy-, valamint kétnukleon- és klaszterkiütési reakciókkal a nukleonok impulzuseloszlása, egyrészecske-mozgása, kétrészecske-korrelációja, a háromtest-erők szerepe és a nukleonok csomókba tömörülése tanulmányozható. A jövőben polarizált céltárggyal és nyalábbal végzett kísérletekkel a spinszerkezetre nyerhetünk részletes ismereteket. Exkluzív (tehát a folyamat kimenetelét részletesen észlelő) kísérletekkel a -rezonanciák és egyéb gerjesztett nukleonállapotok járuléka különválasztható. Pontosabban tanulmányozható a nukleonok magokbeli torzulása (az EMC-effektus) és a mag közegének a kvarkbezárást részlegesen feloldó esetleges hatása. Polarizált elektronok paritássértő szórásának mérésével gyenge semleges formafaktorok is meghatározhatók, amelyekkel a ritka kvark-antikvark párok járuléka is megbecsülhető. Nagy impulzusokat a magközegnek egyetlen-kvarkja vehet csak át (mélyen inelasztikus szórás). Az így meglökött kvark kilökődik az őt hordozó nukleonból és a magon belül egy színes “húrt" húz ki, a nyújtási feszültség kvark-antikvark párokat kelt, amelyek egymástól elszakadhatnak, s ezzel a húr hadronizálódik. Ilyen folyamatok elméleti leírására a hadronoknak Sailer Kornél és munkatársai által vizsgált húrmodellje szolgálhat, noha ezt végsősoron nehézion-reakciók modellezésére fejlesztették ki:

A transzurán elemek szintetizálása a 111-es rendszámnál tart. Noha stabilitási sziget léte nem zárható ki, a továbbhaladás továbbra is egyenkénti lépegetéssel és nem ugrásokban valószínű, mert az új magot alfa-bomlási sorával csak így tudják azonosítani. A stabilitási sávtól távoli magok mesterséges előállítása új értelmet lelt a nuklidtérkép nukleon-elhullatási vonalainak (nucleon drip lines) környékén észlelt egzotikus glóriaszerkezet felfedezésével. E magok (például 6He, 11Li) egy vagy két utolsó nukleonja a szokásosnál jóval terjedelmesebb pályán mozog. Ez a szokásos héjmodellt fellazítja; bennük fontossá válik a nukleoncsomósodás és a néhánytest-dinamika. Elképzelhető például, hogy valamelyik magban megvalósul a háromtest-probléma Jefimov-effektusa, amely a felbomlási küszöb környéki állapotok burjánzásából áll. Csótó Attila a csomómodellt, Varga Kálmán pedig azt a továbbfejlesztését alkalmazza e magokra, amely a néhánynukleon-rendszerre is oly sikeres.

A 11Li-ot és társait kísérletileg úgy vizsgálják, hogy magreakcióval másodlagos ionnyalábot készítenek belőlük. A radioaktív ionnyalábok technikája forradalmasította az alacsonyenergiájú magfizikát és a nukleáris asztrofizikát. Számos olyan reakciót lehet immár kísérletileg vizsgálni, amely a nukleoszintézisben szerepet játszott, de eddig közvetlenül nem volt tanulmányozható. Az ATOMKI-ban a nukleáris asztrofizika egyéb aspektusaival foglalkozunk: Somorjai Endre és csoportja a protondús közepes magok szintéziséért felelős és eddig kísérletileg szintén nem tanulmányozott p-folyamatokat (illetve ezek inverzét) vizsgálja, a földi kísérletekben kiküszöbölhetetlen elektronárnyékolás hatását próbálja felderíteni, Csótó Attila pedig elméletileg próbál a klaszterformalizmussal leírni asztrofizikai folyamatokat. Érzésem szerint a kozmológiai és Napmodellekben a magfizikai bemenő adatok megbízhatóságát túlértékelik. Például szerintem a Nap-neutrínó-paradoxonnak is legvalószínűbben a magadatok pontatlanságában van a nyitja, és ezeket a pontokat a közeljövőnek kell felderítenie. Ugyancsak fel fogja lendíteni a nagy érdeklődés övezte kétszer mágikus 100,132Sn környéki magok spektroszkópiáját, ha másodlagos nyalábot sikerül belőlük készíteni.

A magok bomlásait továbbra is intenzíven vizsgálják. Az egzotikus radioaktivitás kutatásának egyik új eredménye, hogy felfedeztek egy 12C kibocsátásával járó bomlást. Ugyancsak figyelmet érdemlő új felfedezés a hideg hasadás megfigyelése. Ennek során a fragmentumok alap- vagy alacsony energiájú gerjesztett állapotban lépnek ki egymásból, mint egy radioaktív bomlásban. Ez volt a hiányzó láncszem a radioaktivitás és a hasadás között: felfedezése azt mutatja, hogy ez a két bomlási típus ugyanannak a jelenségnek két határeseteként fogható föl.

Magspektroszkópia. A nevezetes magállapotok közül deformált állapotok kutatása tovább folyik, az ATOMKI magspektroszkópusainak intenzív részvételével. Az általános vélekedés szerint a szuperdeformált (tengelyarány: 2:1) állapotok, amelyeket Nyakó Barna és szerzőtársai fedeztek fel, csak sebesen forogva (nagy spinnel) léteznek; hogy forgásuk milyen alacsony spinig fékezhető anélkül, hogy szuperdeformációjuk megszűnnék, az tisztázásra vár. Újabban sikerült egy szuperdeformált rotációs sávot kis spinig azonosítani. Debrecenben Krasznahorkay Attila és csoportja egy hiperdeformált (tengelyarány: 3:1) sáv alját lokalizálták. Fontos a szuperdeformált és a normálisan deformált sávok közti átmenetek megtalálása. A szuperdeformált állapotok körében talált egyik megdöbbentő jelenség az, hogy szomszédos magok rotációs sávjai oly tökéletesen követik egymást, mintha a többletnukleon a rotációs mozgáshoz egyáltalán nem csatolódnék. Ezen jelenség intenzív kutatása az elkövetkező évek feladata, és európai együttműködésekben munkatársaink (Nyakó és társai) is részt vesznek benne. Dombrádi Zsolt és munkatársai a magdeformáció mikroszkopikus alapjaival az identikus sávok problémájától függetlenül is foglalkoznak. - A deformált állapotok elképzelhető legextrémebb esete a lineáris alfa-lánc, amely kvázi-molekuláris rezonanciaként jöhet létre. Egy 6alfa-lánc-állapot létezésére van is kísérleti indikáció, de e kísérletek interpretációján még sokáig fognak vitatkozni. Kvázimolekuláris rezonanciák csomószerkezeti, algebrai és kollektív modellbeli leírásának viszonyával munkatársaink közül Cseh József és Lévai Géza foglalkozik.

A multipólus óriásrezonanciák körében újdonság, hogy gerjesztett állapotokra épülő módusokat vizsgálnak, sőt kétfononos rezonanciákat is megfigyeltek, és tervbe vették szuper- és hiperdeformált magok multipólus rezonanciáinak vizsgálatát. Ugyancsak az utóbbi idők fejleménye, hogy vannak már részletes analízisek ilyen rezonanciák bomlására, s ez motiválja Vertse Tamásnak a kontinuum figyelembevételére vonatkozó munkáit.

Nehézion-reakciók és a maganyag fázisai. Reakciókkal magállapotok és dinamikai szituációk végtelen változatossága érhető el. A maganyag dinamikáját szondázó nehézion-reakciókra összpontosítják manapság kétségtelenül a legtöbb erőt és pénzt. A maganyag kvázistacionáriusan csak mintegy 6 MeV-re hevíthető: azon túl gyorsan fragmentumokra hullik. A reakció előidézte kompressziót és hevítést követő multifragmentáció (több összetett vagy elemi alkatrészre való széthullás) hordoz információt a forró és sűrű tranziens fázis viselkedéséről, amelyből e közeg állapotegyenletére empirikusan következtetni lehetne. A multifragmentáció fázisátalakulásként értelmezhető, de máig nem világos, mechanizmusa mennyire lépésenkénti vagy szimultán, mennyire determinálják az egyedi nukleon-nukleon ütközések és mennyire kollektív effektusok. Szisztematikus és teljesebb kísérleti adatokra van szükség, különös tekintettel a nemnukleoni termékekre (például leptonpárokra), melyek a reakció forró szakaszáról többet elárulnak, mint a nukleonok, a “folyási" adatokra, amelyek a kollektivitás közvetlen jelei és a küszöb (mármint egy elemi nukleonütközési folyamat küszöbe) alatti részecsketermelés adataira, melyek a kooperativitás közvetlen jelei. E folyamatok elméleti interpretációjához ki kellene számítanunk - de egyelőre nem tudjuk - a forró maganyagbeli effektív nukleon-nukleon kölcsönhatást és a részecskék magközegbeli termelésének hatáskeresztmetszetét. Pontos, relativisztikus transzportelméletre is szükség volna. Ezek híján az állapotegyenlet “ab initio" elméleti számításaiban sok a bizonytalanság. A kísérletek értelmezésében mégis jól használhatók a makroszkopikus mennyiségek. Például a termékek longitudinális és a transzverzális impulzusának megfigyelt ekvipartíciója arra utal, hogy maganyag fékezőképessége igen nagy.

A kvantumkromodinamika jóslása szerint a hadronikus anyagban elegendően magas hőmérsékleten (T=150-200 MeV), barionsűrűségen (mely 5-10-szerese a maganyag normális sűrűségének) és energiasűrűségen (1-3 GeV/fm3) az egyes hadronok bezártsága oldódik, és létrejöhet egy közös térfogatba bezárt kvark-gluon-halmaz. Ha termodinamikai egyensúly áll be, ezt kvark-gluon-plazmának nevezzük. A magfizika legnagyobb vállalkozása mintegy évtizednyi ideje a kvark-gluon-plazma előállítása nehézion-reakcióban. Hogy ez elérhető-e, attól függ, ütközés során kialakulhat-e ekkora energiasűrűség, s ez elég nagy térfogatban, elég hosszú ideig létezik-e ahhoz, hogy elérje a termodinamikai egyensúlyt. Hogy a kísérlet sikeres legyen, fontos, hogy a végtermékekből egyértelműen meg tudjuk állapítani, valóban kvark-gluon-plazmából származnak-e. Jelezheti a plazma létrejöttét például nagyenergiájú termikus fotonok, kvark-antikvark párok szétsugárzásából származó termikus leptonpárok vagy nagyszámú ritka részecske detektálása, nehéz kvark-antikvark párokból álló vektormezonok (például ) hiánya stb.

A brookhaveni (BNL) váltakozó gradiensű szinkrotronon (AGS) és a genfi (CERN) proton-szuperszinkrotronon (SPS) végzett mag-mag ütköztetési kísérletekben a szükséges energiasűrűséget (és kritikus hőmérsékletet) sikerült elérni. Az ütközési zóna az ütköző magok térfogatának összegét tekintélyesen meghaladta, viszont kétséges, hogy az ütközési idő elegendő volt-e a termodinamikai egyensúly eléréséhez. Nem sikerült egyértelműen meggyőződni az egyensúly létrejöttéről. A kvark-gluon-fázis létrejöttét jelző jelenségeket sincs mód egyelőre elég pontosan azonosítani. Ritka részecskék termelődése valóban megnövekedett a proton-proton ütköztetési kísérletekhez képest, és a -termelés lecsökkenését is sikerült egyértelműen kimutatni, ezt azonban konvencionálisabb mechanizmusokkal is magyarázni lehet. A detektált dimüonspektrum nehezen értelmezhető. Biztonsággal tehát csak annyit állíthatunk, hogy a kvark-gluon-plazma előállítása belátható közelségbe került, de a sikerig még rögös út vezet.

A legfontosabb előfeltételek mindazonáltal megvannak. 1997-re épül fel Brookhavenben a relativisztikus nehézion-ütköztető (RHIC) nevű gyorsító, amely 200 GeV/nukleon energiás ütközéseket fog produkálni, az ezredfordulóra pedig a CERN-ben elkészül a 6,3 TeV/nukleon energiára tervezett nagy hadronütköztető (LHC). E programok rendkívül költségesek, de a tudományos közösség tekintélyes része teljes presztizsével mögéjük állt. A kvark-gluon-plazmával a fizikusközösség igen nagy tétre játszik: siker esetén sokat nyerhet vele, balsiker esetén viszont sokat veszíthet is.

Tanulság

Az eddig kifejtetteket úgy is összefoglalhatnám, hogy a magfizika olyan, mint minden más fizikai diszciplína. Elhatárolásra nincs is túl nagy szükség, de a nagy energiák felé való viharos terjeszkedése miatt a részecskefizikához való viszonyát mégis célszerű tisztázni. Egy-két évtizede praktikus határkőnek az látszott, hogy a magfizika az atommagok nukleonjainak nyelvén értelmezhető jelenségekkel foglalkozik, mára azonban ez a megfogalmazás elavult, mert a jelenségekben nagy a keveredés. Világossá vált: a néhánynukleon-rendszerek kötési energiája - és talán reakciói is - jól leírhatók nukleoni nyelven, elektromágneses tulajdonságai (formafaktorai) azonban szánalmasan rosszul reprodukálhatók így. Ezért a magfizika beolvasztja a praktikus céljaira emészthető részecskefizikai eredményeket.

Minden élő tudománynak vannak olyan irányzatai, amelyek a megismerés és a technikai lehetőségek határait ostromolják. A magfizikában ma érvényesülő általános tendenciák közül meg kell említeni, hogy ezek az irányzatok annyira költségesek és akkora emberi erőkoncentrációt kívánnak, amelyre egy-egy ország pénze és kutatói már aligha lesznek elégségesek. Nemcsak a CERN-programok alapulnak nemzetközi összefogáson, hanem a nagyspinű magállapotok spektroszkópiája (például az Euroball detektorrendszer) is, noha ez nyilván jóval olcsóbb. Az ezredfordulóig bizonyára megszerveződik az a nemzetközi csoport, amely a magbeli kvarkeloszlást is letapogató polarizált elektronnyalábokat folyamatosan produkáló gyorsítót fog építeni. Ugyancsak nemzetközi összefogást kívánnak a nuklidtérkép bármely ionját gyorsított nyalábként termelő “ionnyalábgyárak". Ilyennek az építése hamarosan nemzeti programként is elkezdődik Japánban.

A nemzetközi magfizikus-közösség az effajta szükséget felismerve szorosabbra fogta kapcsolatait. Néhány éve létezik egy Európai Magfizikai Együttműködési Tanács (NuPECC). Az elmúlt egy-két évben szerveztek egy Megascience Forumot, majd alakítottak egy World Council of Nuclear Physicists nevű testületet. A NuPECC és az egyéb testületek állásfoglalásaiban nagy teret szentelnek tudománypolitikai kérdéseknek. A közösség - miközben nyomást gyakorol nagy projektumok megvalósítása érdekében - mintegy reklámot csinál a nemzeti magfizikai kutatóközpontoknak is, és aggodalommal figyeli a kis műhelyek sorsát. Minden állásfoglalásban megjelenik az a gondolat, hogy a gigantikus programok, a nagyipari szervezettséggel összehangolt akciók mellett nem szabad elsorvasztani a helyi kutatóközösségeket sem. Hangsúlyozzák a magfizika-oktatás jelentőségét, és azt, hogy a tudományos gondolkodásnak a magfizika ideális doktorandusi szintű gyakorlótere. A magfizikát olyan tudományágnak tartják, amely a természetről alkotott alapvető ismereteinkhez járul hozzá, ugyanakkor vannak egyetlen doktorandus által is átlátható és végigvihető problémák, amelyek megoldása a közösség nagy részét érdekelheti, tehát van értelme az egyéni vagy kis csoportokban végzett kutatásoknak is. Ha vannak nemzeti laboratóriumok, amelyekben gyorsítók és egyéb általános használatú nagy berendezések rendelkezésre állanak, akkor az ilyen kutatások akár egyetemi tanszékek költségvetésébe is beilleszthetők. Ugyanakkor a magfizikai módszerek széleskörű alkalmazásai és a magtudomány univerzális vonásai miatt érdemes számára az egyetemi oktatásban nagy teret adni.

A magfizika költségessége és az élvonalbeli kutatás nagyipari méretűvé válása magának a tudománynak a szempontjából is aggodalomra ad okot. Egyre szaporodik az emésztetlen információ. Ma is gyakran előfordul, hogy publikálnak egy érdekes eredményt, majd hamarosan egy másik csoport is jelentkezik s közli, hogy egy korábbi mérésükben ők is regisztrálták ugyanazt a jelenséget, és most, a mágnesszalagot újra feldolgozva, észlelték is. A magfizikai kutatásban az érdekes fizika többnyire apró részletekből bontható ki. A nagy kísérleti berendezések jelentős szívó hatást gyakorolnak azzal, hogy rajtuk egykét napi gyorsítóidő (és ezzel arányos pénzösszeg) árán olyan és annyi adatot lehet összegyűjteni, amelynek feldolgozása és alapos megértése sokéves munkát igényelne, ám ezt senki nem fekteti be. Ha a nagy centrumok túlzottan magukba szippantják a kis műhelyeket, fennáll a veszély, hogy ezt a munkát még kevésbé végzi el bárki is, és éppen a legérdekesebb - mert váratlan - jelenségeket nem veszik észre. A növekvő ütemben halmozódó kísérleti adathalmaz az elméleti fizikusoktól is nagyobb nyitottságot, több kommunikációt kíván. Ezt felismerve bábáskodott a NuPECC két éve a trentói Európai Elméleti Magfizikai Központ (European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas, ECT) létrehozásában. (Egy hasonló intézmény létesült korábban a Washington állambeli Seattle-ben.) Ugyanakkor fontos, hogy a kis műhelyek önálló kutatási programjukat megtartva fennmaradjanak. Európában éppen ezért törekszenek a nemzeti és helyi intézmények megtartására. A mi nem éppen korszerű laboratóriumainkat látva, a nyugat-európai kollégák bennünket is erre ösztönöznek.

Úgy kapcsolódjunk tehát a világ magfizikai kutatásaiba, hogy tartsuk fenn saját laboratóriumainkat mindaddig, amíg érdekes fizikára vagy hasznos alkalmazásokra lehet őket használni. Néhány éven belül nem látok reményt jelentős (például egy új nehézion-gyorsító építését tartalmazó) fejlesztésre, de még mindig lehet fantázia a jelenlegi lehetőségek kihasználásában is. Ötletesen kell persze ezeket kombinálni a nemzetközi együttműködésekkel. Ilyen az ATOMKI nukleáris asztrofizikai és magspektroszkópiai programja. Miként a világban űzött magfizikára, úgy a magyar magfizikára is igaz, hogy a hazai kísérleti bázis fenntartása igen fontos a magfizikai módszerek egyetemi (főként posztgraduális) oktatása szempontjából is. Gazdasági kibontakozás esetén ez újra igen hasznos lesz az országnak, és ezért a végsőkig meg kell őriznünk. Az elméleti magfizika kevésbé törékeny jószág, mint a kísérleti, de nem kevésbé becses, mert igen sikeres. Életbentartása nem olyan drága, mint a kísérleti tudományé, és a hazai kísérleti fizika egészségének is hasznára van.