ELI

Mi az ELI?

  • 2007. novemberében indult az európai ELI program előkészítő szakasza, 13 uniós ország közel 40 egyetemének (közük a Szegedi és a Pécsi Tudományegyetem) és kutatóintézetének részvételével. Az ELI az „Extreme Light Infrastructure” angol kifejezés rövidítése. A program célja egy olyan, lézereket tartalmazó kutatási nagyberendezés létrehozása, amely világszínvonalon egyedülálló, és jelentősen növeli az EU tudományos versenyképességét.

    Hazánk számára hatalmas siker, hogy 2009. októberében az ELI Végrehajtó Bizottsága úgy döntött, hogy ez a páneurópai infrastruktúra három vagy négy helyszínen fog megvalósulni, és az elő három helyszínként Prágát (Cz), Magurelét (Ro) és Szegedet jelölte ki. Ez a három kutatóhely több mint 600 millió eurós beruházásból valósul meg, és 2016 tavaszától kezd működni. A prágai berendezés részecskék gyorsításra és röntgen impulzusok előállítására, a szegedi (ELI-ALPS) attoszekundumos impulzusok előállítására és felhasználására, a magurelei pedig fotonukleáris reakciók lézerimpulzusokon alapuló kutatására fókuszál.

    A negyedik, néhány évvel később megépítendő berendezés célja ultranagy, 200 PW (petawatt) teljesítményű lézerimpulzusok létrehozása (1 PW = 1015 W), és ezekkel akár vákuumban előállítható folyamatok vizsgálata. Ennek a fokozatnak a megépülése nagyban támaszkodik a három első helyszínen elért eredményekre, és lehetséges, hogy a helyszíne is megegyezik majd az első lépésben kiválasztott helyszínek egyikével. A tervezett lézerimpulzusok 200 PW csúcsteljesítménye a Paksi Atomerőmű teljesítményének 200 milliószorosa. A különbség az, hogy míg a Paksi Atomerőmű folyamatosan üzemel, addig a lézerimpulzusok óriásteljesítménye majd csak néhány percenként egyszer jön létre, és akkor is csak egy másodperc töredékéig, 10 fs (femtoszekundum) tart (1 fs = 10-15 s). Ezért a lézerrendszer működéséhez nem szükséges nagyobb energiaforrás, mint egy kisebb méretű ipari üzeméhez.
  • Az ELI segítségével létrejövő kutatási eredmények közvetlen hasznosítási területei a következők lehetnek:
    • Izotópgyártás
    • Orvosi gyógykezelések (agydaganatok és más rákbetegségek gyógyítása)
    • Gyógyszerkutatás, génszerkezet-vizsgálatok
    • Energetikai kutatások, különös tekintettel a fúziós energiára
    • Elem átalakítás
    • Anyagkutatások és nanotechnológia
    • Nukleáris hulladékok ártalmatlanítása
  • Mi az ELI-ALPS?
  • Az ELI-ALPS honlapja szerint „A Szegeden megépülő ELI Attoszekundumos Fényimpulzus Forrás (ELI-ALPS) kutatási nagyberendezés elsődleges küldetése az, hogy ultrarövid impulzusokat szolgáltató fényforrások széles skáláját – különös tekintettel a koherens extrém-ultraibolya (XUV) és röntgensugárzásra, valamint az attoszekundumos impulzusokra – tegye hozzáférhetővé a nemzetközi tudományos közösség különböző felhasználói csoportjai számára. A létesítmény küldetésének másik fő eleme a nagy csúcsintenzitású és nagy átlagteljesítményű lézerek tudományos és technológiai fejlesztésének elősegítése.”

    Az eddig előállított legrövidebb fényimpulzus 60 as (attoszekundum) időtartamú (1 as = 10-18 s). Ennyi idő alatt a fény, ami a Földet az egyenlítő mentén 1 másodperc alatt hét és félszer kerülné meg, mindössze 18 nm utat tesz meg. Az ELI-ALPS elsődleges küldetése, hogy a legrövidebb, attoszekundumos impulzusok előállításával lehetővé tegye a leggyorsabb folyamatok vizsgálatát. Mivel az attoszekundumos impulzusok szükségszerűen nagyon rövid hullámhosszú extrém-ultraibolya (XUV) vagy röntgensugárzások, nagy térbeli feloldást is lehetővé tesznek.

    Az ELI-ALPS lézereken alapuló nagyenergiájú elektron- és protonforrásokat is biztosít majd a felhasználók számára.
  • Hogyan vesz részt az ELI-ben a PTE Fizikai Intézete?
  • A Pécsi Tudományegyetem Fizikai Intézete az elmúlt másfél évtized sikeres kutató és fejlesztő munkájának eredményeképpen a terahertzes impulzusok világvezető műhelyévé vált. Ennek a korábban távoli infravörösnek nevezett hullámhossz tartományra eső sugárzásnak az egyre nagyobb energiájú források elérhetősége következtében dinamikusan nőnek az alkalmazási lehetőségei.

    AZ ELI-ben megvalósuló terahertzes műszerek kifejlesztésére és elkészítésére a Pécsi Tudományegyetem Fizikai Intézete kapott megbízást. A három évig tartó fejlesztés, amely majd 1 milliárd forint értéket képvisel, egy nagy impulzusenergiájú forrást, és egy terahertzes frekvencia tartományban működő spektroszkópiai berendezést fog eredményezni, amelyet az ELI-ben végzett kutatásaik során használhatnak a kutatók. A nagy impulzusenergiájú terahertzes forrás új típusú részecskegyorsítást tesz lehetővé.

    Ezzel a kutatás-fejlesztési megbízással a Pécsi Tudományegyetem a legnagyobb magyar kutatóműszer beszállító az ELI-ben.

    A Fizikai Intézet munkatársai az ELI-hez közvetlenül kapcsolódó kutatásokon kívül az oktatás célirányos fejlesztésével járulnak hozzá az ELI-program sikeréhez.
  • Az ELI-vel kapcsolatos oktatási fejlesztéseink
  • Magyar és EU-s pályázatok segítségével jelentősen fejlesztjük az oktatási tartalmainkat az optika, lézerfizika, fotonika, plazmafizika témakörökben. Hallgatóinknak lehetősége van célzottan az erre irányuló tantárgyi modulokat választani a BSc szinttől a doktori képzésig, és ilyen módon a legkiválóbbak közülük olyan versenyképes tudásra tehetnek szert, mely elhelyezkedési lehetőséget biztosít számukra a felépülő ELI kutatóhelyeken vagy az azt kiszolgáló háttériparban.
    Bővebben...
  • Az ELI-vel kapcsolatos kutatásaink
  • Kutatási területek:
    • Nagy energiájú terahertzes impulzusok keltése és alkalmazása
    • Terahertzes spektroszkópia
    • Femtoszekundumos optika
    • Nemlineáris optika
    • Attoszekundumos impulzusok keltése az extrém ultraibolya hullámhossz tartományban
    • Intenzív terahertzes sugárzáson alapuló proton- és elektron gyorsítás
    • Röntgen lézerek és kapilláris hullámvezetők
    • Elméleti mag- és részecskefizika
  • Friss kutatási programok:
  • Attoszekundumos impulzusok rövidítése különösen nagy energiájú THz-es impulzusokkal
    • mJ-os energiájú THz-es impulzusok előállítása kontakt-rácsos technológia nemlineáris, félvezető anyagokon való alkalmazásával.
    • Félvezetők alkalmazása a nagyobb THz-es frekvenciákon elérhető nagyobb spektrális intenzitás érdekében
    • Lítium-niobát (LiNbO 3 ) használata - nagyobb relatív sávszélesség
    • Magas-harmonikus-spektrumok (HHG) kiszélesedését kombinált infravörös és terahertzes terek esetén
  • Optikai parametrikus erősítés (OPA,OPCPA)
  • Az ELI előerősítő és atto-lézer fokozata az OPCPA technikára épül, és lehet, hogy a végfokozat (az extrém nagy energiájú erősítőrendszer) szintén ezt fogja felhasználni.
    • 1.5- μm-es OPCPA rendszert építünk a PTE Fizikai Intézetében nagy energiájú THz-es impulzusok keltéséhez
    • Az 1.5- μm OPCPA lítium-niobátban való alkalmazása előnyös lehet az ELI számára, mert dióda-pumpált lézerekkel pumpálható, másodharmonikus-keltés nélkül.
    • Kapcsolat az impulzusfront-dőlés, a csoportsebesség és a szögdiszperzió között akromatikus fázisillesztés mellett.
  • Stabil vivő-burkoló-fázissal rendelkező attoszekundumos impulzusok elállítása
    • Eddig egyedüli ilyen impulzusforrás