A MAGFIZIKAI KUTATÁSOK 20 ÉVE A KÖZPONTI FIZIKAI KUTATÓ INTÉZETBEN

Erő János
KFKI

Amikor vissza akarunk tekinteni a KFKI-ban 20 éve folyó magfizikai kutatásokra, rögtön beleütközünk abba a nehézségbe, amit a beszámoló tárgyának pontosabb körülhatárolása jelent. A KFKI szerteágazó kutatási területeiből nagyon sok kapcsolódik ugyanis a magfizikához, nehéz határt vonni a nem magfizikai és a magfizikai kutatások között.

Célszerű volt ezért ennek a visszapillantásnak a kereteit úgy megszabni, hogy az az intézet jelenlegi Magfizikai Főosztályán folyó kutatómunkáról és annak közvetlen előzményeiről adjon számot.

A KFKI-ban 1952-ben alakult meg az Atomfizikai Osztály azzal a célkitűzéssel, hogy megteremtse a hazai magkutatás egyik bázisát. Több éven át egyedül ennek az osztálynak profiljában dominált a magfizikai kutatás, bár az intézet más osztályai is - elsősorban a Radiológiai Osztály és az Elektromágneses Hullámok Osztálya - foglalkoztak a magfizikai kutatás körébe tartozó témákkal.

Nagy fordulatot jelentett az intézet életében az atomreaktornak Csillebércre való telepítése. A reaktor 1959-ben indult ugyan meg, de már jó néhány évvel előbb több osztályon is megkezdődött a felkészülés az új berendezés nyújtotta lehetőségek kihasználására, a magfizikai alapkutatás vonatkozásában ez a Neutronfizikai Osztály kutatócsoportjaiban indult meg. A reaktor üzembe állításával közel agyidőben került sor a KFKI átszervezésére. Ennek során a magfizikai alapkutatással foglalkozó részlegeket két laboratóriumban koncentrálták, ezekből alakult később a jelenlegi Magfizikai Főosztály.

A kezdet

A magfizikusok számára nevezetes nap 1951. december 21. és nem érdektelen talán az egész magyar fizika története szempontjából sem. Ezen a napon sikerült hazánkban első ízben magreakciót létrehozni mesterségesen gyorsított részecskék segítségével. A nem mindennapi eseményre Sopronban került sor, a Műszaki Egyetem Bánya és Kohómérnöki Karának Elektrotechnika Tanszékén. Itt dolgozott Simonyi Károly professzor irányítása alatt egy, a szó szoros értelmében véve kicsi, de lelkes csoport, akik megépítettek egy szabadtéri Van de Graaff generátort, és az említett napon jutottak el odáig, hogy kipróbálják a gyorsítóberendezést. A ⁷Li(p, gamma) ⁸Be reakció 440 keV bombázó protonenergiánál igen intenzív rezonanciával rendelkezik, ezért ez a reakció látszott a legalkalmasabbnak a sikeres gyorsítás kimutatására.

Nehéz visszaadni ennek az izgalmakkal és várakozással telt napnak a hangulatát. Több, az utolsó pillanatban bekövetkezett zavar elhárítása után a kísérletre az éjszakai órákban került sor. Mivel egyszerűbb volt az ionforrást tápegységeivel együtt földpotenciálon elhelyezni, a lithium-lemezkéből kiképzett céltárgy került nagyfeszültségre. Itt kellett a sugárzást detektálni, Simonyi professzor ezért egy hordozható sugárzásmérővel a nagyfeszültségű elektróda belsejében foglalt helyet. Megindult a generátor és amikor a feszültségmérő mutatója 400 kV fölé ért, az elektróda belsejéből hangos kiáltás adta hírül, hogy a sugárzásmérő jelzi a magreakció megindulását.

Mai ismereteink, tapasztalataink birtokában talán kezdetlegesnek tűnik az egész kísérlet, magfizikai ismereteinket sem gyarapította, mégis a további fejlődés szempontjából rendkívül nagy volt a jelentősége. Bebizonyította, hogy az ország akkori elzártsága, a külföldi kapcsolatok, tapasztalatok hiánya és a beszerzési nehézségek ellenére is megvan a lehetősége az eredményes magfizikai kutatásnak és annak szélesebb alapokon való kifejlesztése reális célkitűzés.

A Központi Fizikai Kutató Intézet Atomfizikai Osztályán megindított kutatásoknak a soproni kutatócsoport szolgált alapul, amelynek egy része az ott épített berendezésekkel együtt 1952 őszén települt át Csillebércre. Meg kell említeni, hogy az ország vezetői kitüntetett figyelmet szenteltek a magfizikai kutatások megindításának és ez igen sok akadályt hárított el a fejlesztési munkák útjából. Az első években az osztályon dolgozó kutatók száma alig érte el a húsz főt, elsőrendű feladatuk a kísérleti bázis megteremtése volt. Ehhez a gyakorlatilag egyedül lehetséges utat a berendezések saját erőből való megépítése jelentette. Fő irányt a gyorsító berendezések fejlesztése képezte. A magfizikai mérések céljaira nem a soproni generátor tökéletesítése, hanem egy kaszkádgenerátor megépítése látszott célszerűnek, ami nagyobb áramerősséget tudott szolgáltatni. Ez a berendezés másfél év alatt készült el, 1954-ben indult meg segítségével a magreakciók vizsgálata. Elektrongyorsítóként rövidesen felépült a soproni Van de Graaff generátor is, és ezekben az években indultak meg a legnagyobb technikai fejlesztő programnak, egy 4 MV-os tankgenerátor építésének előkészítő munkái.

A gyorsítóberendezések építése mellett természetesen folytak egyéb technikai fejlesztő munkák is. Ezek eredményeként a legtöbb esetben nem csupán egy új készülék jött létre, hanem az adott témakörben tudományos szempontból is értékes eredmények születtek. A gyorsítóberendezések építése vetette fel a vákuumátütések vizsgálatának kérdését és tette szükségessé az átütések mechanizmusának tanulmányozását. Igen kevés irodalmi adat volt ismeretes a gyorsítóberendezésekben használt rádiófrekvenciás ionforrásokról is, az ezzel kapcsolatos vizsgálatok új felismerésekhez vezettek, amelyeknek egy része általános plazmafizikai jelentőséggel is bírt. A részecskedetektálás szempontjából volt igen fontos a szcintilláló anyagok tulajdonságainak, sugárzással való kölcsönhatásuknak a vizsgálata. E kutatások során szerzett tapasztalatoknak nagy szerepük volt abban, hogy a szcintillációs detektorok technikáját igen rövid idő alatt lehetett meghonosítani. Ugyancsak az első évek fejlesztési munkája vetette meg az alapjait a ma már világszínvonalon álló nukleáris elektronikának is.

Az eredményes és perspektivikus metodikai fejlesztő munka mellett voltak olyan próbálkozások is, amelyek megvalósításához vagy az optimális feltételek hiányoztak, vagy pedig egy-két év után aktualitásukat veszítve abbamaradtak. Ilyen téma volt például egy tömegspektrométer építése, vagy a C-14 kormeghatározás bevezetésére irányuló kísérlet. Jellemző példája volt a szükségből indított kutatómunkának a nehézvízgyártás, ami a deuterongyorsítás deutérium-szükségletét volt hivatva biztosítani. Sikerült is 80%-os dúsítást elérni, de a nemzetközi kapcsolatok javulása hamarosan szükségtelenné tette az ilyen irányú tevékenységet. Bár a gyártás folytatásának nem volt értelme, a dúsítási tényező meghatározására kifejlesztett módszert fel lehetett használni természetes vizek nehézvíz-tartalmának mérésére, ami több geológiai szempontból érdekes eredményre vezetett.

A technikai, metodikai fejlesztés első eredményei megteremtették a kísérleti munka legalapvetőbb feltételeit és végre lehetőség nyílt az első magfizikai kísérletek elvégzésére. A kaszkádgenerátor beváltotta a hozzáfűzött reményeket és meglehetősen stabil, 500 keV-os, 10-20 mA-es ionnyalábot szolgáltatott. Ezen az energián deuteronok gyorsításával - a d-d reakció útján - tekintélyes intenzitással lehetett neutronokat előállítani. A neutronokat parafintömbben történő lelassításuk után aktiválásra, radioaktív izotópok előállítására lehetett felhasználni. Sikerült is kis mennyiségben létrehozni radioaktív ezüst, bróm és jód izotópokat, és megtörtént ez utóbbiak Szilárd-Chalmers processzus útján való bedúsítása. Ezek az eredmények ismét azt bizonyították, hogy az első két-három év megfeszített munkája nem volt hiábavaló, a kaszkádgenerátorral rendszeres kutatómunka végezhető, hazánkban meg lehet indítani a gyorsítóberendezésekkel végzett magfizikai kutatást.

A felkészülés időszakában - mint láttuk - a fő tevékenység a készüléképítés, a metodikai fejlesztés volt, a tudományos kutatás e feladattal szemben háttérbe szorult. Az ezt követő időben megfordult a helyzet és elsőrendű fontosságú tevékenység a magfizikai kutatómunka lett. A cél természetesen az volt, hogy az eredmények megfeleljenek a nemzetközi színvonalnak.

A kaszkádgenerátor nyújtotta lehetőségeket igen eredményesen lehetett felhasználni a magfotoeffektus tanulmányozására. A már emutett ⁷Li(p,gamma)⁸Be reakcióban nagy intenzitással keletkeznek 17 MeV energiájú gamma-sugarak, energiájuk elégséges ahhoz, hogy az atommagból egy, esetleg két nukleont is kiszabadítsanak. A kölcsönhatás hatáskeresztmetszete, a magból kilépő nukleonok energiaeloszlósa egyrészt az óriás dipólrezonanciáról, másrészt az atommag statisztikus elméletének alkalmazhatóságáról adhat felvilágosítást.

Kihasználva a szcintillációs részecskedetektálás terén szerzett tapasztalatokat, elsőként a ¹²⁷J(gamma,n)¹²⁶J reakció vizsgálatára került sor. Céltárgyként NaJ-ból készült szcintilláló kristály szolgált, a gamma-sugarak a fotoeffektust a kristályban levő jód magokon hozták létre. A reakció során keletkező ¹²⁶J mag radioaktív bomlásának detektálására maga a besugárzott kristály szolgálhat, és ez módot adott a reakció hatáskeresztmetszetének igen pontos meghatározására.

Hasonló módon történt a ³⁹K(gamma,p)³⁸A reakcióból származó protonok energiaeloszlósának mérése is. Ez esetben a szcintilláló kristály KJ volt, ennek besugárzásakor a szcintillációs számláló a protonok által keltett impulzusokat regisztrálta. Az energiaeloszlós felvételére sajátságos "sokcsatornás analizátor" szolgált. A fotomultiplier impulzusai - amelyek elég ritkán követték egymást - oszcilloszkóp ernyőjén jelentek meg. Ezt filmfelvevő fényképezte, amelynek továbbítását az impulzusok vezérelték. A kiértékelés a felvétel kivetítésével, a különböző nagyságú impulzusok leszámolásával történt. A kísérlet egyik érdekes eredménye az volt, hogy az energiaeloszlás nagy energiájú tartományában direkt reakcióra utaló többlet protonok jelentek meg.

Az ötvenes évek elején kezdett tért hódítani az atommag vizsgálatának új módszere, a szögkorrelációs technika. Ez a módszer - amely a magnívók spinjének meghatározására szolgál - igen gazdag kutatási terület művelését tette lehetővé. Az Atomfizikai Osztályon késedelem nélkül igyekeztek bekapcsolódni ebbe az új kutatási irányba, annál is inkább, mert viszonylag szerény anyagi eszközökkel is értékes eredményeket lehetett elérni. A mérőberendezést rövid idő alatt sikerült kifejleszteni, ez szcintillációs gamma-spektrométerből és gyors-lassú koincidencia-körből állt. Az új módszer, az új berendezés ellenőrzése irodalomból ismert szögkorrelációs függvény megmérésével történt, de rögtön ez után már új eredményként lehetett közölni a ¹⁹²Pt gamma-átmeneteire vonatkozó méréseket.

A szögkorrelációs módszer bevezetése sok tekintetben előremutató volt az intézetben folyó magfizikai kutatás szempontjából. Jelentős szerepe volt a kísérleti technika, elsősorban az elektronikus berendezések fejlesztése terén, de még fontosabb volt az a hatás, amit az elméleti munka megindítására gyakorolt. A mérések kiértékeléséhez korszerű elméleti módszereket kellett elsajátítani és ez szilárd bázist jelentett a később meginduló elméleti munkához.

A mindig újat keresés és a legkorszerűbb problémákkal való foglalkozás igénye vezetett a paritás meg nem maradásával kapcsolatos vizsgálatokhoz. Az ötvenes évek legnagyobb tudományos szenzációja volt a paritássértés kimutatása gyenge kölcsönhatásban. Amint megérkeztek az első hírek a kísérletekről, azonnal megszülettek az elképzelések arról, hogy miként lehetne bekapcsolódni a vizsgálatokba. A megkezdett kísérletek közül legeredményesebb a ⁸Li mag bomlásának vizsgálata volt. A 0,85 sec felezési idejű ⁸Li magokat a kaszkádgenerátorral gyorsított deuteronok hozták létre a ⁷Li(d,p)⁸Li magreakció útján. A nagyenergiájú beta-részecskék fékezési sugárzást keltettek, ennek cirkuláris polarizációja a beta-részek polarizáltságától függ. A cirkuláris polarizáció megmérése volt a közvetlen mérés tárgya, amiből nemcsak a beta-részek, hanem antineutrino polarizációjára is lehetett következtetést levonni.

A magfizikai kísérletek megindulása egyúttal egy igényesebb kutatási kornak kezdetét is jelentette, amelyben komoly elméleti felkészültség nélkül már nem lehetett jelentős eredményeket elérni. Szükség volt ezért arra, hogy a kutatók egy része elméleti kérdésekkel is foglalkozzék, és a kutatógárdát elméleti fizikusokkal is meg kellett erősíteni. Az elméleti kutatások kezdetben főleg a paritás meg-nem-maradás kérdésének és a beta-bomlás törvényszerűségeinek a vizsgálatára irányultak. Jelentős eredmény volt például annak kimutatása, hogy a K-befogást követő gamma-sugárzás szögkorrelációja bizonyos bomlástípusoknál egyértelmű összefüggésben van a távozó neutrino polarizációjával. E problémák vizsgálata csak egyik ágát képezte az elméleti fizikai munkának, megindult ezenkívül a magreakciók statisztikus elméletének tanulmányozása, és az osztályon dolgozó elméleti fizikusok kimagasló eredményeket értek el a fizika egyéb ágaiban is, elsősorban az elméleti részek elméletében.

A magfizikai kutatások hazai megindításának egyik fő célja az általános magfizikai kultúra meghonosítása volt, hogy felkészülten tudjuk követni az atomenergia hasznosítása terén várható világméretű előrehaladást. Ennek a koncepciónak igen lényeges eleme volt az alapkutatások megindítása és fejlesztése. Az Atomfizikai Osztálynak éppen ez volt a fő feladata de a programban helyet kaptak a magenergia felszabadításának lehetőségeit vizsgáló témák is. Ezek természetesen elméleti jellegű munkák voltak, eredményül több közlemény, cikk jelent meg a fúziós energiatermelés lehetőségeiről, plazmák sugárzási törvényszerűségeiről, a mágneses fal problémáiról. A fúziós folyamatok vizsgálata mellett kiterjedtek a számítások az atomreaktorok működésével kapcsolatos egyes kérdésekre is, mint pl. a neutrongáz viselkedése, vagy a neutronerősítők problémája.

Az "atomtechnika" fogadását szolgáló kísérleti előkészületek közül legnagyobb jelentősége kétségkívül a neutrontechnika meghonosításának volt. A neutronokkal végzett kísérletek módszertanilag eléggé eltérnek az egyéb magfizikai mérésektől, de ezt a technikát feltétlenül el kellett sajátítani mind a magfizikai alapkutatás, mind az alkalmazott kutatómunka további fejlődése érdekében. Különösen sürgetővé vált a kérdés, amikor megnyílt a lehetősége egy kísérleti atomreaktor beszerzésének a Szovjetunióból. Az ezzel végzendő munkák számára kísérleti bázist kellett teremteni, létre kellett hozni a legalapvetőbb mérőberendezéseket. Az előkészítő munkából kivették részüket az Atomfizikai Osztály dolgozói is, de a tevékenység döntő része az újonnan létrehozott Neutronfizikai 0sztály keretén belül folyt.

A nagy intenzitással meginduló munkának gyorsan megszülettek az első eredményei. Már 1955-ben sikerült üzembe helyezni egy hasadási hatáskeresztmetszetek mérésére alkalmas impulzus-kamrát, amivel a ²³²Th hatáskeresztmetszetét az annak idején ismert irodalmi adatnál jóval pontosabban meg lehetett határozni. Ennél a szép kezdeti eredménynél természetesen egy széles alapokon megindítandó neutronfizikai kutatás esetén nem lehetett megállni. Jól definiált körülmények között végzendő mérésekhez szükség volt monoenergiás neutronnyalábra és a különböző magfolyamatokban keletkezett neutronok energiájának mérésére is.

A termikus energiák tartományában monoenergiás neutronnyaláb előállítása általában úgy történik, hogy a termikus neutronok elég széles energiaspektrumából valami módon egy szűkebb tartomány kerül kivágásra. A Neutronfizikai Osztályon erre a célra mechanikai szelektort készítettek. Ez a nagy sebességgel forgó, megfelelő diafragmákkal ellátott henger csak a forgásának megfelelő sebességű neutronokat engedi áthaladni. A nem kevés műszaki problémát felvető berendezés elkészítése és üzembe helyezése igen jelentős lépés volt az atomreaktornak a magfizikai kutatásokba való bekapcsolása felé.

A nagyenergiájú neutronok előállítása magreakciók - legegyszerűbben deutériumnak vagy triciumnak néhány száz keV-os deuteronokkal való bombázása - útján történik. Ebből a célból épült meg egy 200 kV-os neutrongenerátor, amely triciumtarget alkalmazása esetén nagy intenzitással szolgáltatott 14 MeV energiájú neutronokat. Ehhez a berendezéshez csatlakozott egy repülési idő mérés elvén működő neutronspektrométer. Ez a berendezés a több MeV energiájú neutronok sebességének mérésére készült, ezek egy méteres távolságot 100 nsec vagy még rövidebb idő alatt tesznek meg. Az ilyen nagyon rövid időtartamok méréséhez először is az ionnyaláb pulzálását kellett megoldani, hogy ismert legyen a "start" időpontja, másrészt a nanoszekundumos impulzustechnika módszereivel meg kellett határozni a start pillanata és a neutronoknak a detektorba való érkezése között eltelt időt. Sikerült erre a célra olyan gyors koincidenciaegységet kidolgozni, amelynek 2 nsec-nál jobb volt a felbontóképessége. Ezzel a 14 MeV-os neutronok energiáját 15%-os felbontással lehetett megmérni, kisebb energiákon természetesen ennél jóval kedvezőbb energiafelbontás volt elérhető.

A neutronfizikai mérések nagy intenzitással 1959-ben, az atomreaktor üzembe lépése után indultak meg. A reaktornál három csatorna állt a magfizikai mérések rendelkezésére, ezek mellett indult meg a maghasadás vizsgálata és az (n, gamma) reakciók tanulmányozása. Mindkét téma egy-egy hosszabb időre tervezett kutatási program megindítását jelentette. Ezek a kutatások napjainkban is folynak, eredményeik ismertetésére a későbbiek során még sor kerül. Itt elegendő annyit megjegyezni, hogy a maghasadási vizsgálatok első mérései a hasadási termékek repülési idejének meghatározását célozták, és az első eredmény az ²³⁵U hasadási termékei sebességeloszlásának megmérése volt. A termékek által kibocsátott gamma-sugárzás bomlási félidejéről megállapítható volt, hogy az néhány tized nsec körüli érték.

Az (n, gamma) vizsgálatok célja a neutron befogásánál fellépő gamma-sugárzás kaszkádfolyamatainak vizsgálata volt, ami a magspektroszkópia egy igen gyümölcsöző ágának művelését tette lehetővé. A felkészülést ezen a területen a gammaspektroszkópia módszereinek, az energiamérésnek, a korrelációs technikának a speciális körülményekhez (a reaktor közelsége) alkalmazkodó megoldásával kellett kezdeni. Az első mérések a vas, alumínium, króm, és titán magokon neutronbefogást követő gamma-sugárzás spektrumának meghatározására irányultak, de rövidesen megkezdődtek a szögkorrelációs mérések is.

1960-ban a Központi Fizikai Kutató Intézet szervezeti felépítésében lényeges változás következett be, a hasonló kutatási témán dolgozó egységeket főosztályokba egyesítették. Így jött létre a Magfizikai Főosztály is, amely kezdetben három egységből állt, a korábban létrehozott Magfizika I. és II. laboratóriumokból és a Gyorsító Üzemből. A két kutató laboratóriumban azok a kutatócsoportok kaptak helyet, amelyek korábban az Atomfizikai Osztály és a Neutronfizikai Osztály keretében magfizikai kutatással foglalkoztak, míg a Gyorsító Üzembe (később Gyorsító Laboratórium) az Atomfizikai Osztálynak gyorsítóberendezések építésével, üzemeltetésével foglalkozó csoportjai kerültek. Ez a szervezet az évek során még kibővült a Méréstechnikai Laboratóriummal, amelynek feladata a magfizikai mérésekhez szükséges elektronikus műszerek kifejlesztése, illetve gyártása volt.

A Magfizikai Főosztály vezetője - egészen 1970-ben bekövetkezett haláláig - Nagy László volt. A főosztály tudományos profilja - amint az a szervezeti felépítésből is kitűnik - egyértelműen meg volt határozva: elsőrendű feladat a színvonalas magfizikai kutatómunka. A Magfizika I. Laboratóriumban elsősorban a (p, gamma), (n, gamma), (n,p) és (d,p) típusú magreakciók vizsgálata folyt, ez a témakör később kibővült a g-faktor mérésekkel és a Mössbauer-effektus vizsgálatával. A Magfizika II. Laboratórium kutatási profilját a maghasadás tanulmányozása és a gyorsneutron-spektroszkópiai vizsgálatok képezték. A Gyorsító Laboratórium fő feladata a 4 MV-os tankgenerátor építésének befejezése és a 800 kV-os, valamint egy időközben megépült kaszkádgenerátor üzemeltetése volt. A Méréstechnikai Laboratórium egyes nagyobb mérésekhez szükséges komplett mérőrendszerek összeállításával és egymáshoz illeszkedő alapegységekből álló műszercsaládok készítésével vette ki részét a kutatási programból. Ez a program jellegét tekintve eltért attól, ami az ötvenes évek közepén alakult ki, mert míg annak idején a kutatási tevékenységre egyes kísérletek egymástól független elvégzése volt jellemző, addig a hatvanas években a mérések több évig élő kutatási témákon belül, egymáshoz kapcsolódva, a tapasztalatokat felhasználva, azokat továbbfejlesztve folytak. A témák száma az elmúlt tíz év során nem volt kevés, megfelelően annak, hogy a főosztályon a kutatók létszáma 50-60 fő körül mozgott. Nem lehet célja ennek a beszámolónak, hogy minden kutatási eredményt ismertessen, elegendő csak nagy vonalakban vázolni az elmúlt évtized munkáját, annál is inkább, mert az akkor megindított kutatások legtöbbjének szoros folytatásaként jelentek meg a jelenleg is futó kutatások.

A Magfizikai Főosztály kutatási programjában mindig fontos szerepet játszott a töltött részecskékkel létrehozott magreakciók vizsgálata. A hatvanas évek elején ez a munka a két kaszkádgenerátor - a régi 800 kV-os és az újabb 600 kV-os berendezés - segítségével folyt, de néhány év után ezeknek a vizsgálatoknak minőségileg új lehetőséget adott a tankgenerátor üzembe állítása. Ez a berendezés 1964 óta üzemel, elkészültét hosszú kutató munka előzte meg. Tervezése - amint arról már szó volt - 1952-ben indult meg. A feszültségforrás rekordidő alatt készült el, 1954-ben már sikerült 4,5 MV-os feszültséget előállítani, ami annál is inkább figyelemre méltó, mert abban az időben a magyar ipar számára egy ilyen méretű berendezés legyártása a technológiai lehetőségek határait súrolta.

A feszültségforrás elkészülte után a munka lendülete megtört. Ennek oka egyrészt az volt, hogy országos takarékossági szempontból az építés finanszírozását egy ideig szüneteltették, másrészt a gyorsítócső technológiai problémáinak megoldásával igen lassan lehetett csak előrejutni. A végleges elhelyezésre szolgáló épület építése is elhúzódott, de a nehézségek ellenére végül 1963 tavaszán az új épületben megtörtént az első próbagyorsítás. A rendszeres magfizikai kutatómunka a stabilizáló rendszer beépítése után indult meg, 1964-ben. A generátort kezdetben üzembiztosan 2,5 MV-ig lehetett használni, de egy gyökeres rekonstrukció után (ami gyakorlatilag egy új generátor megépítését jelentette), 1970 óta a maximális üzemi feszültség 5 MV. A Magfizikai Főosztályon folyó kutatómunka igen jelentős része ezzel a gyorsítóval történik.

A magreakciók egyik igen gyakori típusánál a reakció során kialakul egy viszonylag hosszú élettartamú, gerjesztett állapotban levő atommag, amely gamma-sugárzás kibocsátásával jut alapállapotba. A gerjesztett állapot létrehozásának egyik módja az atommagnak protonokkal való bombázása, amikor vagy befogódik a proton, vagy lejátszódik valamilyen magreakció, és ennek végső terméke a kérdéses gerjesztett mag. A hatvanas évek elején még a viszonylag könnyű, tehát kis bombázó energiával hozzáférhető magok között is akadt számos olyan, amelynek protonokkal gerjeszthető állapotai sok tekintetben hiányosan voltak csak vizsgálva. Ezeknek a magoknak vizsgálata folyt több éven át a 800 kV-os kaszkádgenerátorral, a magspektroszkópia módszereinek (spektrummérés, szögeloszlás, szögkorreláció vizsgálata, vonalszélesség, elágazási arányok mérése) alkalmazásával. A vizsgálat tárgyát konkréten a ¹⁹F és a ³¹P magokon létrejövő különböző reakciók képezték, és az ¹⁶O, ²⁰Ne, ²⁸Si, ³²S magok nívóira nézve számos új adattal sikerült bővíteni azok irodalmát.

Módszereiben ehhez hasonló, de problémáját tekintve lényegesen eltérő vizsgálatok indultak meg néhány évvel később a tankgenerátorral, az izobár analóg állapotoknak középnehéz magokban való tanulmányozása. Ezek az állapotok sok esetben a (p, gamma) reakcióban rezonanciaként jelentkeznek, struktúrájuk viszonylag egyszerű, ezért általában intenzív gamma-átmenettel bomlanak a végmag - közel azonos struktúrájú - alacsonyan fekvő állapotaira. Ezek az izobár analóg rezonanciák igen hatásosan vizsgálhatók a nagy energiastabilitással rendelkező tankgenerátorral és az f₇/₂ héjba eső targetmagokra megindított vizsgálatok során csaknem valamennyi magnál sikerült megtalálni azokat. A p_3/2 konfigurációjú rezonanciák vizsgálata arra az érdekes eredményre vezetett, hogy a legintenzívebb átmenet minden esetben az ún. antianalóg állapotok legalacsonyabb tagjaira vezető M1 átmenet volt. Ez a felismerés új vizsgálatoknak képezte alapját és több külföldi laboratóriumban is tovább tanulmányozták.

A töltött részekkel folytatott kutatómunkának egy másik területe a direkt folyamatok tanulmányozása volt. Ezzel kapcsolatban a 600 kV-os generátornál a hatvanas évek elején elkezdődött egy érdekes, új típusú kísérlet. Kimutatható, hogyha egy (d,p) reakció direkt folyamatként megy végbe, és a kölcsönhatás következtében a protonok polarizáltan távoznak, akkor a gerjesztett állapotban keletkezett végmagok cirkulárisan polarizált gamma-sugárzás kibocsátásával jutnak alapállapotba. A polarizáció megfigyelhető, ha a protonokat és a gamma-sugárzást koincidenciában detektáljuk. Erre a mérésre alkalmas, meglehetősen bonyolult berendezés elkészülte után a ¹⁰B(d,p)¹¹B reakció vizsgálata kezdődött el, és sikerült is kimutatni a kis mértékű cirkuláris polarizációt a 2,17 MeV-os gamma-sugárzásban. A mérés érdekessége, hogy az alapgondolat felvetése és a metodika kidolgozása is a főosztályon végzett kutatómunka eredménye volt. Az említett mérés után hasonló vizsgálat történt a ¹²C(d,p)¹³C reakcióra vonatkozólag is, de sokkal nagyobb, 13 MeV energián, ahol a direkt folyamat domináló szerepe egyértelműbb. Ez a mérés a rossendorfi Központi Magfizikai Kutatóintézettel (NDK) kooperációban került lebonyolításra, az intézet ciklotronja segítségével.

A tankgenerátor üzembe helyezése után annak jó energiafelbontása és nem utolsó sorban egy új detektortípus, a félvezető detektor bevezetése lehetővé tette néhány olyan töltött rész reakció részletesebb tanulmányozását, amelyről eddig kevésbé pontos, vagy hiányos adatok voltak csak ismeretesek. A cél annak megállapítása volt, hogy 3 MeV alatti bombázó energiáknál mely (d, p) reakciók írhatók le a közbenső mag képződésének feltételezésével, és mikor szükséges a direkt reakciók elméletének alkalmazása. A ¹²C(d,p)¹³C reakció gerjesztési függvényének és a szögeloszlás részletes kimérése például meggyőző bizonyítékot szolgáltatott a közbenső mag képződése mellett, és az eredményeket pontosan lehetett értelmezni az interferáló magnívók feltételezésével. A ⁴⁰Ca(d,p)⁴¹Ca és a ²⁹Si(d, p)³⁰Si reakciók viszont kitűnő példák arra, hogy bizonyos körülmények között kis energián is helytállóak lehetnek a direkt reakciók torzított hullámú elmélete alapján végzett számítások.

A töltött részecskék mellett a neutronokkal létrehozott magfolyamatok vizsgálata is nagy súllyal szerepelt a Magfizikai Főosztály kutatási profiljában. Ilyen kutatások három irányban folytak: gyors neutronokkal kiváltott reakciók, (n, gamma) reakciók vizsgálata és a maghasadás. A kutatás megindítása mindhárom területen még a Magfizikai Főosztály megalakulása előtti időkre nyúlik vissza. Legfontasabb sugárforrást az atomreaktor jelentette, a gyors neutron reakciókhoz viszont a 200 kV-os generátor szolgáltatott neutronokat. Az eredeti generátor 1963-ig működött, akkor a tankgenerátor új helyre költöztetésével felszabadult helyiségben egy új generátor került elhelyezésre, és ki lett alakítva egy korszerűen berendezett neutronfizikai laboratórium.

Nagyrészt ebben a laboratóriumban folytak azok a mérések, amelyeknél a végtermék neutron volt. Ezekhez a nagy intenzitású neutronforráson kívül szükség volt a repülési-idő-spektrométerre is. A vizsgálatok megindulásakor az ólmon és bizmuton bekövetkező (n, 2n) reakciók hatáskeresztmetszetét, szögeloszlását mérték, majd az uránon fellépő kisszögű szórás problémája felé fordult a figyelem. Szovjet kutatók azt találták, hogy kis szögeknél eltérés tapasztalható az optikai modell által szolgáltatott elméleti értékhez képest, ami azért volt meglepő, mert ez ideig az optikai modell minden kétséget kizáróan alkalmasnak bizonyult a rugalmas szórás leírására. A nagy körültekintéssel elvégzett elméleti és kísérleti vizsgálatok végül is felfedték, hogy az "anomliát" az elkerülhetetlenül jelenlevő rugalmatlan szórás járuléka okozza.

Némileg hasonló probléma merült fel az ³²S és ⁵⁶Fe magoknál, itt a szórt neutronok spektrumának nagy energiás részén fellépő neutrontöbbletet kellett értelmezni. A mérések eredménye és az elméleti analízis megmutatta, hogy a probléma a vizsgált nívók erőteljes kollektivitása miatt lép fel, az általánosan alkalmazott közelítés nem ad helyes eredményt, a kísérletekkel való egyezés csak a csatornacsőtolás figyelembevételével érhető el.

A gyors neutronokkal kiváltott reakciók egy másik típusánál a végtermékek töltött részek (protonok, alfa-részek) voltak. Ezek energia-eloszlását könnyen meg lehetett mérni, ha a targetmag egy szcintilláló kristály alkotó eleme volt, pl. Cs és J, mert akkor a töltött részek közvetlenül egy szcintillációs spektrométer belsejében keletkeztek. Tekintettel arra, hogy a kristályban különböző részecskék (proton, alfa, gamma) hozták létre a szcintillációt, ki kellett dolgozni egy ún. tömegdiszkriminátort a részecskék különválasztására. Ez a berendezés a különböző részecskék által kiváltott szcintillációs fényimpulzusok eltérő alakját használta ki az azonosításra és bizonyos energia felett még a tritonokat is képes volt megkülönböztetni a protonoktól.

A neutron-proton szórással kapcsolatban sor került egy érdekes vizsgálatra is. A rendelkezésre álló hatáskeresztmetszet-adatok átfogó kiértékelése egy sajátos finomszerkezet létére utalt, ami - ellentétben az általánosan elfogadott sima energiafüggéssel - egy oszcilláló, sin²(k/√E) alakú eltérésben jelentkezik. A mérési hibák sajnos túl nagyok ahhoz, hogy egyértelmű kijelentést lehessen tenni, de pontosabb mérések elvégzése nem látszik érdektelennek, mert pozitív eredmény esetén jelentősen megváltoznának a nukleon kölcsönhatásról alkotott elképzeléseink.

A reaktornál a nagy neutronfluxus kínálta lehetőségeket hasznosító egyik téma az (n, gamma) reakciók tanulmányozása volt. A mérések fő célja - a kezdeti apparatív felkészülési időszak után - a neutronbefogással elérhető nívók paramétereinek minél sokoldalúbb vizsgálata volt. Egyik típusú mérés a befogási gamma-sugárzás spektrumának meghatározása, amiből megfelelő módon ki lehet analizálni, hogy milyen magnívók vesznek részt a sugárzásban. Ezzel a módszerrel ki lehetett mutatni sok olyan nívó létezését, amelyek addig az irodalomban nem voltak ismeretesek. Legutóbb a Xe izotópjain történt ilyen természetű nagy szabású vizsgálat.

A mag nívósémájának ismeretében szögkorrelációs mérésekkel lehet felvilágosítást kapni az egyes nívók spinjéről, paritásáról. Az (n, gamma) reakciók vizsgálatának ez volt a legáltalánosabban alkalmazott mérési módszere. Igen nagy azoknak a nívóknak a száma, amelyek ilyen vizsgálatoknak lettek alávetve, kezdve a ⁹⁶Mo nívóitól a ⁶²Ni, ³⁶Cl magokon át egészen a ³³S-ig.

Egy harmadik méréstípus, az izomer hatáskeresztmetszet-viszonynak mérése, az atommagok magasan fekvő nívóinak átlagos spinjére ad felvilágosítást. Ilyen vizsgálatokat is nagy számban végeztek, ezek alapján ki lehetett számítani a nívósűrűség spin szerinti eloszlásának paramétereit, és ezek jól egyeztek az elméleti várakozással. A számításokhoz egyébként szükség volt az egy neutron befogását követő gamma-kvantumok átlagos számának ismeretére is, ennek meghatározása közel 30 elem esetére történt meg.

Az (n, gamma) vizsgálatokhoz kapcsolódik két igen jelentős külföldi kooperáció megszervezése is. Az egyik a dubnai EAI Neutronfizikai Laboratóriumával alakult ki egy több főből álló kutatócsoport kiutazásának formájában. A csoport több mint egy éven át dolgozott az impulzusreaktor mellett és a direkt neutronbefogás hatását vizsgálták a rezonanciagörbe alakjára. A másik kooperációban a partner a moszkvai Kurcsatov Intézet egy kutatócsoportja volt. A ¹⁶³Dy(n, gamma)¹⁶⁴Dy reakció gamma-spektrumának nagy energiájú részét vizsgálták, változó neutronenergia mellett. A mért 11 neutronrezonancia esetén 9-nél lehetett egyértelműen meghatározni a spin értékét.

Az atomreaktor megindulása óta a KFKI-ban folyó magfizikai kutatásokban mindig fontos szerepet töltött be a maghasadás vizsgálata. Magának a hasadási reakció mechanizmusának tisztázásán kívül izgalmas kutatási feladatot jelent a hasadásnál keletkező, erősen gerjesztett, neutrontöbbletes magok tulajdonságainak vizsgálata is.

A maghasadás egy különleges típusa a hármas hasadás, amikor a mag két nehéz fragmentre és egy alfa-részecskére esik szét. Alapvető probléma volt a különböző laboratóriumokban kapott hatás keresztmetszet értékek nagy szórása. Ezért nagy pontosságú mérések elvégzését lehetővé tevő ionizációs kamrát kellett készíteni. Az ezzel kapott eredményeket az irodalom mint a jelenleg legmegbízhatóbb hármas hasadási hatáskeresztmetszet-adatokat idézi. Megállapítást nyert ezzel kapcsolatban, hogy a hármas hasadás valószínűsége Z²/A függvényében emelkedő tendenciát mutat. A hasadási fragmentek szögeloszlási anizotrópiájának méréséből arra lehetett következtetni, hogy a hármas hasadás nagyobb valószínűséggel történik olyan állapotokról, amelyeknél a hasadó mag impulzusmomentumának a hasadási tengelyre vonatkozó vetülete kicsi.

Érdekes eredmények születtek a hasadás során keletkező prompt gamma-sugárzás vizsgálatával kapcsolatban is. A szögeloszlás anizotrópiájának mérése alapján becslést lehetett végezni a fragmentek átlagos impulzus nyomatékára. Termikus neutronokkal történő hasadás esetén ez 10ħ-nak adódott, ez a nagy érték a szétszakadási mechanizmusban fellépő nem kollineáris Coulomb-taszításnak tudható be. A 14 MeV-os neutronokkal végzett hasonló mérések még nagyobb, 15ħ körüli impulzusmomentumra mutattak.

A maghasadás témakörében a fenti munkákon kívül eredményes együttműködés folyt a dubnai EAI-val és az obnyinszki FEI-vel. Ennek keretében történt a spontán hasadó állapotoknak a vizsgálata, és a hasadási küszöb körüli gerjesztésnek megfelelő bombázó neutronenergiáknál a fragmentek szögeloszlásának mérése. Ez utóbbi vizsgálat azért jelentős, mert az eredmények értelmezhetők voltak az ún. kettős potenciálgát feltételezésével. A mérések alapján a második potenciál-völgyben kialakuló kvázistacionárius állapotok, a hasadási barrierek szerkezete, a páros-páratlan nukleonszám-függés tanulmányozására nyílt lehetőség.

Nem a magfizika az egyetlen tudományág, amelynek más tudományágakkal kialakult kapcsolatai igen gyümölcsöző "együttműködésre" adnak lehetőséget, és a jelenségek új oldalról történő megvizsgálásával új összefüggések feltárását teszik lehetővé, de talán a magfizika van ebből a szempontból a legelőnyösebb helyzetben. Elsősorban a szilárdtest kutatások számára jelenthet nagy segítséget a magfizika módszereinek alkalmazása, hiszen az atommagot apró szondának tekintve hírt kaphatunk segítségével a szilárdtestek belsejében kialakult viszonyokról.

A rövid élettartamú nívók mágneses nyomatékának, pontosabban g-faktorának vizsgálata egy ilyen kutatási terület, ahol magfizikai és szilárdtest-fizikai információkat egyaránt lehet szerezni. A kutatómunka ezen a területen 1963-ban indult meg, és egy ilyen eredményes, a mai napig is élő kutatási programmá fejlődött. A módszer alapja, hogy mágneses térben a mag Larmor precessziót végez, a maggal együtt elfordul a mágneses momentum iránya, és ezzel együtt a mag által kibocsátott gamma-sugárzás szögeloszlása, illetve szögkorrelációja is. Az elfordulás a mágneses tér és a mágneses nyomaték szorzatával arányos, ezért a módszer érzékenysége erősen függ attól, hogy milyen erős mágneses teret sikerül a mag helyén létrehozni. Az érzékenységet egy új gondolat megvalósításával lehetett igen nagy mértékben megnövelni. A gondolat lényege, hogy ferromágneses anyagokba kis mennyiségben bevitt atomokra 10⁶ Gauss nagyságrendű lokális mágneses tér hat. Ezt a belső teret kihasználva a vizsgálatokat igen rövid élettartamú magokra is ki lehet terjeszteni. A módszernek szilárdtest-fizikai alkalmazása kézenfekvő: ha ismert g-faktorral rendelkező magokat juttatunk az anyag belsejébe, azokkal a belső mágneses tér értékét lehet meghatározni.

A mérések radioaktív izotópok vizsgálatával kezdődtek, kiterjedten tanulmányozták a higany, Pt, Os, Cd magokat. A ¹⁹⁴Pt esetében sikerült nemcsak az első, hanem a második gerjesztett állapot g-faktorát is megmérni. Az elmélet szerint a két értéknek egyezni kell, mert a nívók egy vibrációs sáv tagjai, ennek ellenére 50%-os eltérés adódott. Az eltérés magyarázatára több elméleti próbálkozás is történt, és külföldi kutató intézet is bekapcsolódott a vizsgálatokba. Különösen gyümölcsöző kapcsolat alakult ki a kanadai McMaster Egyetemmel:

A radioaktív magok száma, amelynél a g-faktor mérésekre kedvező lehetőségek vannak, eléggé korlátozott. Van azonban egy másik lehetőség gerjesztett állapotok létrehozására, mégpedig a Coulomb-gerjesztés. Új módszerként ötvözetek (vas-platina, vas-vanádium) bombázását vezették be, és ezen a területen is eredményes munka indult meg. Különösen érdekesek voltak a meglökött magok mozgása következtében fellépő tranziens terekre vonatkozó kutatások. A g-faktor vizsgálatoknak ez a gyorsítóberendezések segítségével űzhető változata szintén komoly nemzetközi érdeklődés mellett folyik, a legközvetlenebb kooperáló partner a McMaster Egyetem.

A magspektroszkópia egyik különleges ága, a Mössbauer-effektus vizsgálata igen alkalmas arra, hogy segítséget nyújtson a szilárdtestfizikai problémák megoldásában. Mint ismeretes a Müssbauer-effektus a gamma-sugárzás rezonancia abszorpcióján alapul és segítségével néhány eV-os energia-különbségek kimutatására van lehetőség, ami pl. lehetővé teszi akár a mag mágneses dipólnyomatéka és a belső mágneses tér közötti kölcsönhatás meghatározását is.

A Magfizikai Főosztályon 1964 óta folynak rendszeresen ilyen természetű kutatások. Az első mérések során a FeRh ötvözetek belső mágneses terének viselkedését tanulmányozták, ezt a FeAl ötvözet mágneses tulajdonságainak a vizsgálata követte. A vashidroxidok különböző módosulatainak vizsgálata a vas korróziójának tanulmányozása szempontjából volt jelentős. A vizsgálatsorozatban egyrészt laboratóriumban előállított tiszta minták esetén határozták meg a különböző módosulatok Müssbauer-adatait, másrészt az adatok ismeretében korróziós termékek analízisével foglalkoztak. Erre ez ad lehetőséget, hogy a spektrumok adatai egyértelműen meghatározzák mind a kémiai formát, mind a polimorf módosulatot.

A Mössbauer-effektus terén elért eredmények közül messze a legfontosabbak a lefagyasztott sók esetében végzett vizsgálatok. Kezdetben az FeCl₂ és Fe(ClO₄)₂ sók nagyon híg oldatát mérték és -90°C-nál azt tapasztalták, hogy a Mössbauer-effektus eltűnik. Ez arra mutat, hogy ezen a hőmérsékleten a jég fázisátalakuláson megy át, amit a Fe atomok erős mozgása kísér, és ez eltünteti az effektust. A további, más ionokkal is megismételt vizsgálatik azt mutatták, hogy az ionok körüli mozgás már -110°C-nál megindul, a mozgás sebessége általában egyre növekszik, bizonyos esetekben azonban leáll és kialakul egy új szerkezet. Valószínűnek látszik, hogy a vízben az ionok körül kb. három rétegnyi vízmolekula szorosabban kapcsolódik az ionhoz, megfagyáskor ezek üvegszerű állapotba kerülnek és elkülönülnek a jégtől.

A Magfizikai Főosztályon kezdetben az elméleti munka szorosan összefonódott a kísérletekkel, a kísérleti témák elméleti bázisát a témáknál dolgozó elméleti fizikusok biztosították. Ez a rendszer igen hatásos volt az elméletileg kellően megalapozott kutatás kifejlesztése céljából, ugyanakkor némileg hátráltatta az önálló elméleti kutatás fellendülését. Ez a szituáció azonban lassan módosult, és ma már - főleg a fiatal elméleti fizikusoknak a munkába való bekapcsolódása után - az elméleti munkában az önálló elméleti témák kidolgozása dominál.

Az elméleti témákat három nagy csoportba sorolhatjuk. Az egyik a magreakciók általános elméletének vizsgálata és alkalmazása a rezonancia jelenségek, a direkt reakciók leírására. Ezen belül vizsgálat folyt a reakciók stacionárius leírásánál használatos U ütközési mátrix és az időfüggő tárgyalásban a kezdő és végállapotot összekötő S szórási mátrix között fennálló összefüggésre vonatkozólag. A két mátrix levezetett kapcsolatából néhány lényeges következtetést lehetett levonni.

A transzfer reakciók leírására több mint egy évtizedig alkalmazták az ún. "zero range" közelítést, pedig nyilvánvaló volt, hogy ez jelentős hibák forrása lehet. A Magfizikai Főosztály kutatóinak sikerült megtalálni elsőként azt a módszert, amely képes figyelembe venni a kölcsönhatások véges hatótávolságát. Ezt az eredményt számos nemzetközi konferencia előadója, több monográfia és évkönyv szerzője idézi.

Egy új elmélet, a magreakciók periférikus modellje, a reakciók szögeloszlását a reakció amplitúdó pólus jellegű szingularitásainak hatásaként írja le. A más módszerrel dolgozó elméletekkel való összehasonlítás azt mutatta, hogy igen nagy területen a fizikailag egyszerűbb periférikus modell ugyanolyan jól leírja a kísérleteket, mint más, lényegesen több paramétert tartalmazó elméletek.

A rugalmas szórás mikroszkopikus elméletének kidolgozása során sikerült olyan módszert találni, amelynek alapján lehetővé vált a ₁₂C magon történő neutronszórás, ill. a 82 neutron-számmal jellemezhető izotonokon történő protonszórás hatáskeresztmetszetét kvantitatíve leírni. Azon kívül, hogy neutronszórás esetén a közönséges rezonanciák, protonszórás esetén az izobár-analóg rezonanciák helyét és szélességét sikerült elméletileg reprodukálni, mód nyílt az egyes rezonanciák spinjének, paritásának megjóslására is, amit később elvégzett kísérletek igazoltak is. Ezek az eredmények számos monográfia, nemzetközi nyári iskola és konferencia anyagában kerültek bele.

Eredményes munka folyt a maghasadás elméletével kapcsolatban is. Sikerült elméleti alapon értelmezni a prompt neutronok átlagos számának és energiájának a fragmentek tömegszámától való függését. Ezeket az összefüggéseket a hasadó magok szétszakadása előtti termikus egyensúly feltételezésén alapuló modell meglepően jól reprodukálja. A modell alapján megállapítható volt, hogy az összes neutronoknak kb. 10%-a a szétszakadás pillanatában jelentkezik és a teljes neutronspektrum az egyedi fragmentumokból kibocsátott neutronok spektrumának összegeként kapható meg.

Az elméleti kutatások egy másik nagy területe az összetett részecskék reakcióinak, illetve a rezonancia jelenségeknek a vizsgálata volt a magfizikai háromtestprobléma keretében. A probléma egzakt megfogalmazását gyakorlatilag is megoldható integrálegyenletek formájában Fagyejev találta meg 1960-ban, és ez a módszer lehetőséget nyújt a magfizikai három-nukleon rendszerek kvantitatív leírására.

A kitűzött cél a magfizika azon területeinek módszeres felderítése volt, ahol a soktestproblémának háromtest problémára való redukciója egyrészt lehetséges, másrészt lényeges előnyökhöz vezet. Ezzel párhuzamosan megkezdődött a már felderített területeken (rezonancia reakciók, összetett részecskék reakciói, izobár analóg állapotok) a feladat részletes megoldása. Első lépésként kidolgozásra került egy egzaktul megoldható reakció modell, amely alkalmas a rugalmas és rugalmatlan szórásban jelentkező rezonanciák, valamint kicserélődési és pick-up reakciók tanulmányozására.

Végül, de nem utolsósorban meg kell említeni azokat az elméleti kutatásokat, amelyek nem kapcsolódtak ugyan szorosan a magfizikához, de igen nagy a jelentőségük. Az általános szimmetria-elveknek a csoportelmélet módszereivel történő tanulmányozásáról van szó, ami igen régi hagyományokkal rendelkezik. Ezen a területen a Magfizikai Főosztály keretein belül is kimagasló eredmények születtek és igen nagy nemzetközi érdeklődést váltottak ki.

Az előzőek során ismertetett kutatómunka eredményegysége nagymértékben alapult a főosztály műszaki-technikai bázisának, a Gyorsító és a Méréstechnikai Laboratóriumnak magas színvonalú munkáján. A Gyorsító Laboratórium tevékenységét elsősorban a már korábban ismertetett 5 MV-os tankgenerátor dicséri, amely külföldi szakértők véleménye szerint is mind paramétereit, mind kivitelezését tekintve a maga nemében megfelel a világszínvonalnak. A generátor részletes leírására e helyen nincs lehetőség, érdemes viszont megemlíteni egy teljesen más jellegű eredményt a gyorsító-építés területén. A hatvanas évek elején merült fel egy kisméretű, könnyen telepíthető neutrongenerátor kidolgozásának az igénye amely alkalmas arra, hogy neutronaktivációs analízis céljaira, sugárforrásként szolgáljon. A protótípus 1964 elején készült el és hamarosan üzemben állt a Kémiai Főosztály analitikai laboratóriumában, ahol rutinvizsgálatok céljaira alkalmazták. Ebből a generátorból később több példányt is legyártottak, amelyek az ország különböző pontjain létesített aktivációs analitikai laboratóriumokban működnek. A kutató munka során szerzett tapasztalatok műszaki hasznosításának egy másik érdekes példája a Mössbauer berendezés, amelyet a KFKI Műszaki Főosztálya fejlesztett ki, természetesen nagymértékben támaszkodva a Magfizikai Főosztályon a Mössbauer effektus tanulmányozása során szerzett tapasztalatokra.

A mechanikai jellegű munkák mellett egy másik létfontosságú műszaki tevékenység az elektronikus fejlesztés volt. A Méréstechnikai Laboratóriumnak kellett biztosítani a magfizikai méréseknél használt, sok millió forint értékű műszerparknak nemcsak létrehozását, hanem állandó szintentartását is. Tekintettel arra, hogy az elektronikus műszerek átlagosan 5 év alatt elavulnak, a szintentartás rendkívül intenzív fejlesztő és gyártó tevékenységet követelt meg a Méréstechnikai Laboratórium kutatóitól és technikusaitól egyaránt. A feladat nagyságára jellemző, hogy az utolsó 5-6 év alatt kellett teljesen áttérni az elektroncsöves technikáról a tranzisztoros technikára. Ennek eredményeként jött létre a Modul- rendszerű Nukleáris Műszercsalád, ennek kialakításánál a nagy stabilitást, a megbízhatóságot, a viszonylag nagy működési sebességet, a gazdaságos gyártást, valamint a világszínvonalat megközelítő specifikációkat tűzték ki a fejlesztők elérendő célul. A műszercsalád mintegy 30 egységből áll, a nagyfokú variálhatóság könnyűvé teszi viszonylag nagy mérőrendszerek összeállítását is.

Az alapegységek létrehozásán kívül az elektronikusok feladata volt különböző komplex, automata vagy félautomata mérőberendezések összeállítása. Komplexitása révén kiemelkedő munka volt az (n, 2n) magreakciók vizsgálatához szükséges sokdetektoros, hatparaméteres mérőrendszer megtervezése. Ezek a tervek képezték alapját egy TPA kis számítógéppel felszerelt mérőközpont létrehozásának. Ma már ez, és a tankgenerátor mellett felépült hasonló mérőközpont van hivatva biztosítani bonyolult mérések esetén is az automatizálás és a gyors adatfeldolgozás megvalósítását.

Az eddigiek során kevés szó esett a legutóbbi egy-két év munkájáról, vagy a jelenleg folyó kutatásokról. Túl nagy különbség nem adódna ezek felsorolásából, hiszen a jelenlegi témák nagyrészt a régiek "analitikus folytatásai". Van azonban néhány kivétel, és erre érdemes felfigyelni, mert megjelenésük egy hosszú átalakulás kezdetét jelenti. Az egyik új téma a pozitron annihiláció vizsgálata. A pozitronok különböző anyagokban bekövetkező annihilációjának vizsgálata a kérdéses anyag elektron struktúrájára ad felvilágosítást, tehát a módszer igen jól alkalmazható a szilárdtestfizikai vagy kémiai problémák megoldásánál. Egy másik kutatási terület, amelyen a főosztály kutatói jelentős energiával tevékenykednek, az ionimplantáció. Valamilyen alapanyagba szennyező atomoknak meghatározott módon való "belövése" igen nagy jelentőséggel bír a félvezető gyártás technológiájának továbbfejlesztése szempontjából. A KFKI-ban intézeti témaként indult meg az implantációs kutatás és nagyón sok vonatkozásban igényli a kísérleti magfizikai technikát. A harmadik új téma a nagyenergiájú magfizikai kutatás. Ezek a mérések a dubnai 600 MeV-es szinkronciklotron mellett indultak meg, egy ottani kutatócsoporttal kooperációban.

A három témának közös vonása, hogy egyik sem illeszkedik bele abba a hazai magfizikai alapkutatást erősítő irányvonalba, ami még néhány évvel ezelőtt is domináló volt a Magfizikai Főosztályon. És ez nem véletlen. Húsz éve azzal a céllal hozták létre az Atomfizikai Osztályt, hogy teremtse meg a hazai magfizikai kultúrát nemzetközi színvonalon. Ez akkor reális, indokolt célkitűzés volt és sikerült is megvalósítani. Ugyanezt a célt ma kitűzni értelmetlen dolog lenne. Egyrészt az általános nemzetközi szintnek megfelelő korszerű kísérleti technika ma már olyan .költséges berendezéseket igényel, amiknek beszerzése még népgazdasági szinten is éreztetné hatását, másrészt a mai magfizikai alapkutatásnak és a hozzá tartózó technikának gazdasági, politikai és hadászati jelentősége messze alatta marad a húsz év előttinek. Ha viszont a kísérleti technika "dinamikus szintentartására" nincs lehetőség, akkor a húsz év alatt akkumulálódott szellemi és anyagi értékeket az itthon végezhető magfizikai alapkutatás területén csak nagyon rossz hatásfokkal lehet kihasználni. Ha ezeket az értékeket nem akarjuk elherdálni, új feladatokat, új célkitűzéseket kell megfogalmazni. A célkitűzések lehetséges típusaira jó példát szolgáltat a három említett téma.

Az implantációs kutatásokba való bekapcsolódás a magfizikai tapasztalatoknak közvetlen hasznosítását jelenti egy a népgazdaság szempontjából jelentős fejlesztési munkában. A pozitron annihiláció vizsgálata egy magfizikai módszer alkalmazását jelenti más tudományágban, ahol a magfizika szempontjából már érdektelen jelenség számos fontos új információ forrása lehet. A nagyenergiájú magfizikai kutatások azt példázzák, hogy külföldi nagyteljesítményű berendezések mellett megszervezett kooperáció lehetőséget, adhat a legkorszerűbb kutatási irányokba való bekapcsolódásra is. Összefoglalva: a korlátozott anyagi lehetőségek a magfizika terén a jövőben új kutatási struktúra kidolgozását teszik szükségessé. Ebben az új struktúrában az elméleti és a kísérleti magfizikai alapkutatás mellett helyet kell kapniok az alkalmazott kutatásoknak, a határterületi vizsgálatoknak, és a nagy teljesítményű külföldi berendezések mellett végzett kooperációs tevékenységnek. Egy ilyen program megvalósítása esetén az sem látszik kizártnak, hogy 20 év múlva sor kerülhet egy hasonló beszámoló megírására.