Wigner Jenő, az első atomreaktorok Nobel-díjas tervezője

„Wigner azoknak a Budapesten született és ott nevelkedett tudósoknak az egyike volt, akik a jövőbe tekintettek, Nyugatra jöttek, és átalakították a modern világot.” – írta a New York Times hathasábos megemlékezésében 1995-ben, Wigner Jenő fizikus halálakor, aki a Manhattan-tervben való részvétele és az első kísérleti atomreaktor megtervezése mellett a világ legszerényebb embere volt. Sokáig ingadozott az apja kívánsága szerinti bőrcserző üzemvezetés és a kvantummechanika között, míg utóbbi győzött. Nevét viseli itthon a svájci CERN agyközpontjának felét kitevő MTA adatközpont és a Wigner Jenő Iparfejlesztési Program is.

1913 egy szombat délelőttjén a 11 éves Wigner Jenő, második osztályos gimnáziumi tanuló a matematikatanárához igyekezett. A félszeg kisfiú betegsége miatt hónapokra kimaradt az iskolából, úgy tűnt, évet is kell halasztania. A fasori evangélikus gimnáziumban az 50 éves Rátz Lászlónál kellett különbözeti vizsgát tennie, aki azonnal felfigyelt különleges matematikai képességeire – írja Nyáry Krisztián. Így indult Wigner Jenő pályája. Először vegyészmérnök akart lenni apja kérése szerint, nyomdokába lépve az újpesti Mauthner bőrgyár üzemvezetésében. Az apai kérés miatt Berlinbe utazott továbbtanulni, miután a Műegyetem untatta Rátz László és Mikola Sándor gimnáziumi matek- és fizikaórái után.

A kvantummechanika úttörője

De nemcsak a bőrcserző technika, hanem a fizika fellegvára is volt akkoriban Berlin, ami hamar előhívta gimnáziumi emlékeit. Vegyészmérnökként diplomázott, és itt ismerte meg másik mentorát, Polányi Mihályt, de az előadásokra nem járt be, helyette fizikusok társaságát kereste.

Felismerte, hogy nem létezhet olyan kémiai reakció, amelyben két molekula összetapad. Polányi, másik kedvenc tanára nem válaszolt a felvetésére, de néhány hónappal később ezt mondta: „Nagyon sajnálom. Mondtál valamit az egyesülési reakciókról. Most olvasom, hogy ugyanerről írt Max Born és James Franck. Megmondtam nekik, hogy te is erre a következtetésre jutottál.” Később mindkét említett tudós Nobel-díjat kapott. Wigner disszertációját végül Polányival közösen publikálta, amely a kvantumkémia úttörő munkája lett: a legegyszerűbb kémiai reakció sikeres leírását adta a modern fizika módszereivel. Hazatértével egy ideig dolgozott a bőrgyárban, de hamar visszament Berlinbe kutatni. Apja ekkor már lemondott fiával kapcsolatos terveiről. Wignerben azért volt lelkifurdalás, egy ideig nem tudta elengedni a bőrcserzést, de végül győzött a kvantummechanika.

Einstein és Schrödinger opponál

Annyira élen járt e téren, hogy felvetéseivel először még Einstein, Laue, Pauli és maga Schrödinger sem értett egyet. Végül nyári szabadságán, Alsógödön írta meg a „Csoportelmélet módszer a kvantummechanikában” című művét, amely ma is használatos eszköze az elméleti fizikának, amelyet 1933-ban adtak ki. Einstein és Schrödinger a könyvben felvetett további újításoktól még mindig idegenkedett, de ekkor Born és Laue már nem zárkóztak el tőle, míg Neumann és Szilárd Leó már bátorították. Ma pedig már elfogadott tény, hogy a csoportelmélet a kvantumkémia egyik sarkköve.

1932-ben felfedezték a neutront, amelyről Wigner is publikálta elméletét magyarul, még abban az évben. Ez volt első magfizikai dolgozata. Ő mutatta ki, hogy a kvantummechanika alapján az atommag szerkezete is megérthető. Ő ismerte fel a protonok és neutronok együttes számának megmaradását, amely alapján bizonyította, hogy bár proton és antiproton találkozva szétsugározhat, mégis a világunk évmilliárdokat élt túl a bariontöltés Wigner által felismert megmaradása miatt.

Közben 1930-tól már a Princeton Egyetemen tanított, ahová Neumann Jánossal együtt érkezett. A meghívást az Európában megváltozott politikai helyzet miatt is fogadták el. Már 1935-ben elmondta a General Electric képviselőjének, hogy a nukleáris energia kontrollált felszabadítása csak idő kérdése. Amikor Szilárd Leótól megtudta, hogy a maghasadás lehetséges, 1939-ben kidolgozta a maghasadás fizikai elméletét (ekkorra már Fermi is felismerte, hogy magreakció előidézésére a neutron a legalkalmasabb).

A világtörténelem alakítói

Szilárd Leó és Teller Ede mellett ő is a híres, Rooseveltnek szóló levél egyik szerzője. Amit Einstein szignált, és amelyben felhívják a figyelmet a német atomfizika háborús veszélyeire, majd javasolják, hogy az USA is kezdjen ilyen jellegű kutatásokat. A levél értelmi szerzője Szilárd volt, de tudta, hogy az elnököt nem érdekli majd, ezért kellett egy név, amelyet még ő is ismert: Albert Einstein. Szilárd és Wigner elutaztak Einsteinhez, aki akkor már az USA-ban volt, hogy meggyőzzék. Einstein nem szerette az atomfizikát, de azért negyedóra alatt megértette, miről van szó, és támogatta. A végső verziót Wigner lefordította angolra, és ezúttal Szilárd Tellerrel vitte aláíratni Einsteinhez (Wigner Kaliforniában volt).

Az elnök jóbarátjának, a bankár Alexander Sachsnak adták oda még augusztusban, de az elnök csak októberben olvasta el. Október elején együtt reggelizett Sachs-al, aki felhozta a kérdést, de Rooseveltet nem érdekelték tudományos kérdések, mikor nagyobb baja is volt: elkezdődött egy újabb világháború. Sachs ezért sztorizni kezdett: „Robert Fulton amerikai mérnök meglátogatta Bonaparte Napóleont, felajánlotta neki, hogy lapátkerekes hajókat készít számára. ’Hajók vitorlák nélkül? Micsoda ostoba ötlet!’ – fakadt ki a korzikai. Nos, ha akkor Napóleonnak egy kis fantáziája lett volna, másképp alakul a tizenkilencedik század európai történelme.” – fűzte hozzá. Az elnök gondolkodott, majd a tudósok kaptak 6 ezer dollár támogatást, de éppen a hadsereg húzódozott az atombomba ötletétől. Egészen Pearl Harborig, utána viszont ez lett a prioritás: elindult a Manhatten-terv, és elkészült a bomba. Az első atommáglyát, és a nukleáris láncreakciót Fermi vezetésével a chicagoi egyetem focipályája alatti laboratóriumban hozták működésbe.

Wigner tervezte a hanfordi reaktorokat, amelyek plutóniumot termeltek az atombombához. A bombához vezető történelmi pillanatra – az első szabályozott nukleáris láncreakció elindítására – így emlékezett: „Egy teremben álltam és figyeltem Enrico Fermit. Délután volt, 1942. december 2-a. Az Egyesült Államok a II. világháborúban harcolt. Úgy éreztük, hogy a háború megnyeréséhez meg kell csinálnunk az atombombát…Enrico Fermi be akarta indítani a világ első szabályozott nukleáris láncreakcióját…A terem közepén fekete grafittéglából és fadarabokból összeállított nagy kupac. A kupac alsó része négyzet alakú, a teteje annál keskenyebb volt. Ma ezt a kupacot atomreaktornak hívnánk…

Hogy mit kerestem abban a teremben? Egy csoportot vezettem, amely ennél nagyobb reaktort tervezett…Az én feladatom technikailag bonyolultabb volt, mint Fermié… De mindannyian tudatában voltunk Fermi munkájának középponti fontosságával…A detektor elkezdett ketyegni… Az uránium ütközött a neutronokkal és még több neutron keletkezett…ahogy a szabályozórudat teljesen kihúzták, a detektor egyre hangosabban ketyegett. Tudtuk, hogy létrejött a magreakció. Felszabadítottuk az atommag energiáját és sikeresen szabályoztuk ezt az energiát…. Fermi olyan kis teljesítményre tervezte a reaktort, hogy ne öljön meg bennünket… Erre a pillanatra készülve tíz hónappal korábban Princetonban vettem egy üveg olasz Chianti bort és elhoztam Chicagóba…Fermi a Chianti felirat alatt aláírta a címkét…valamennyien odaírtuk a nevünket…E történelmi pillanat résztvevőit nem örökítette meg hivatalos jegyzőkönyv, a csoport összetételét később a Chianti címkéjén lévő aláírásokból rekonstruálták.”

Büszke volt sikerükre, de az atombomba ledobása Hirosimára és Nagaszakira mély szomorúsággal töltötte el. Már 1941-ben dolgozott az atom békés célú felhasználásán,majd a II. világháború után az Oak Ridge Nemzeti laboratórium igazgatója lett, ahol új, ma elterjedt reaktortípusokat fejlesztettek.

A Nobel-díj

A fizikai Nobel-díjat 1963-ban kapta meg „az atommag és az elemi részecskék elméletének kialakításában, különösen pedig az alapvető szimmetria-elvek felfedezésében és alkalmazásában nyújtott munkásságáért”. Nem győzött szerénykedni, mások mennyivel inkább megérdemelték volna. Híresen szerény volt: formális és kötetlen tudományos találkozókon, amikor valaki kapkodva előhozakodott a maga elméletével, gyakran megállította: „Nem értem!” Sohasem volt elbizakodott, sose félt, hogy butának tartják, ha valamit nem ért meg elsőre.

A díjat megérdemelten kapta: nemcsak az atombomba kidolgozása elméleti vezetőjének tartották Fermi mellett, de nagyon lelkiismeretes is volt. Számtalan komoly hibát javított ki mások helyett is: már 1942-ben, az első reaktorok építésekor a Dupont céget bízták meg, amely kémiai gyár volt. Wignernek még azt is meg kellett értetnie, hogy milyen kicsi részecskékről van szó. A mérnökök a neutronok és a ᵞ sugárzás elleni védelemként – és hogy állatok se férjenek hozzá – rácsot akartak használni a Wigner által ajánlott betonfal helyett. Wigner erőteljes fellépésére volt szükség, hogy megértsék: a neutronok sokkal kisebbek, mint akár egy egér, ezért nem lehet csak ráccsal körülvenni a területet. Ugyanígy ő vette észre, hogy a neutronelnyelő szabályozórudakból túl kevés van, mert elszámolták azokat. Tőle ered a vízzel lassító és vízzel hűtő erőművi reaktor is.

A Paksi Atomerőmű és a Wigner@Cern Adatközpont

A Paksi Atomerőművet egyébként mind Teller, mind Wigner is ellenőrizték, a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség pedig Kelet-Európa legbiztonságosabb atomerőművének nyilvánította, sőt, abből a szempontból, hogy építése óta mennyi ideig állt üzemhiba vagy szerviz miatt, akkor ennek rövidségét tekintve világelső a Paksi Atomerőmű.

50 év távollét után Wigner négyszer jött Magyarországra, de 1988-ban már túl gyenge volt megtartani székfoglalóját az MTA-n, amikor taggá választották. Róla nevezték el az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontot, és a csillebérci MTA Wigner@CERN Adatközpontot is, amely a svájci Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) agyközpontjának felét jelenti 2013 óta. Az itt elhelyezett számítógépekkel az elemi részecskék tömegéért felelős, korábban megjósolt és immár szinte teljes bizonyossággal kimutatott Higgs-bozon tulajdonságait vizsgálják a kutatók, és innen továbbítják az adatokat a svájci Nagy Hadronütköztetőbe (LHC). Ez hatalmas nemzetközi tudományos siker: a CERN felhívására 28 országból érkeztek pályázatok és a magyarok többek között a svájciakat, a svédeket és a norvégokat megelőzve nyerték el a lehetőséget 2012-ben, hogy Magyarországon megépülhessen az első ultra szélessávú hálózatot használó adatfeldolgozó centrum. Forgalmának érzékeltetésére néhány jellemző:

  • 100 gigabit per másodperc a sebessége
  • a teljes magyar internet forgalomnak megfelelő adatot küldi át Svájcba
  • az Országos Széchényi Könyvtár teljes adatállományának húszszorosát 20 másodperc alatt juttatja ki Svájcba.

Wigner Jenő tudományos karrierje köszönhető az akkori magyar oktatásnak is. A budapesti evangélikus gimnázium magas követelményeiről Nyáry Krisztián írja: „kivételezni senkivel nem kivételeztek: miközben rendkívül sok energiát fordítottak a tehetséges diákok külön képzésére, közülük Wigner Jenőt testnevelésből, Neumann Jánost pedig énekből simán megbuktatták.”

Forrás: http://monsooninfo.blog.hu/2014/11/19/megbukott_tesibol_a_nobel-dijas_wigner_jeno, Marx György: A marslakók érkezése, Akadémiai Kiadó, 2000.

Advertisements