Extreme Light Infrastructure

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.
A szegedi ELI-ALPS Lézeres Kutatóintézete
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 (LiNbO3) 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

Ajánló

  • A PTE TTK Fizikai Intézet hivatalos oldala okostelefonon és tableten! Kattintson ide!