Fizikai Szemle honlap

Tartalomjegyzék

Fizikai Szemle 2006/8. 254.o.

EMLÉKEZÉS A MÖSSBAUER-EFFEKTUS HAZAI ALKALMAZÁSÁNAK ELSŐ ÉVEIRE

Keszthelyi Lajos
MTA Szegedi Biológiai Központ, Biofizikai Intézet

Az 1958-60-as években fejlődésnek indult a tudományos élet Magyarországon, azonban még mindig éreztük az 1956-os forradalom leverésének következményeit. A Központi Fizikai Kutató Intézetben (KFKI) rendelkezésünkre állt egy 1 MeV energiájú gyorsító és egy atomreaktor. Magfizikai jellegű kutatásokat végeztünk, az eredményeket publikáltuk, de a nyugati országokban élő kollégákkal fenntartott személyes kapcsolataink ellehetetlenültek. A friss szakmai információk hiányát a szakirodalom gondos követésével igyekeztünk pótolni. Nagy szerencse, hogy a szakmai jellegű folyóiratok korlátozás nélkül érkeztek meg. Így találtam rá Rudolf Mössbauer ma már széles körben ismert cikkére, amely rendkívüli izgalommal töltött el. Ez az izgalom tovább fokozódott, amikor elolvastam Pound és Rebka közleményét a 57Fe mag Mössbauer-effektusáról. Könnyű volt átlátni, hogy a 57Fe mag Mössbauer-effektusa rendkívül széleskörűen alkalmazható a fizikai, a kémiai stb. kutatások terén. Világossá vált előttem, hogy a Mössbauer- effektus a "szegény emberek fizikája" lehet, kiváló eszköz olyan időszakokban is, amikor a kutatásokhoz szegényes anyagi körülmények léteznek csak. Írtam egy levelet Rudolf Mössbauernek arról, hogy miben látom az új effektussal kapcsolatos kutatások jövőjét. Válaszában Mössbauer mindenben megerősítette elképzeléseimet.

Nyilvánvaló volt, hogy a 57Fe mag Mössbauer-effektusának alkalmazását fel kell vennünk laboratóriumunk kutatási programjába. Felmerült azonban két probléma. Az első: hogyan helyezzük el a forrást vagy az abszorbenst egy rezgésmentes helyre, mert egyiket a másikhoz képest olyan kis sebességgel kell mozgatni, amelyet a legkisebb zavaró mozgás is befolyásol. Azt gondoltam, ez könnyű lesz, hiszen nagyon jó technikusaink voltak. Az elkövetkezendő években megértettem, hogy ez távolról sem olyan egyszerű feladat. A másik nehézséget az jelentette, hogy a mérésekhez szükséges 57Co izotópot, amelynek a sugárzásával kell a 57Fe-t besugározni, egy "kapitalista" országból voltunk kénytelenek beszerezni, mivel a mi gyorsítónk és reaktorunk nem volt alkalmas ennek előállítására. A beszerzés lehetetlennek tűnt. Ennek ellenére megrendeltük az izotópot, és láss csodát, 1960 októberében meg is kaptuk.

Dézsi István ekkor került az intézetünkbe nukleáris vegyészként és csatlakozni kívánt a programhoz. A technikusaink gyártottak számunkra egy speciálisan megmunkált forgó tengelyt, amellyel egy adott irányban mozgathattuk a forrást egy bizonyos sebességgel. A radioaktív izotópot Dézsi István vas fóliába diffundáltatta, amelyet aztán a mozgatóra rögzítettünk. Ma is emlékszem arra a ködös novemberi estére, amikor Dézsivel elkezdtük mérni a vas fólián áthatoló gamma-kvantumok számát, miközben lépésről- lépesre változtattuk a mozgató korong forgásának a frekvenciáját, vagyis a ráerősített forrás mozgásának sebességét (mm/s sebességek kellettek). Rendkívül boldogok lettünk, mikor láttuk, hogy sikerült reprodukálnunk az irodalomból már ismert eredményeket. A boldogságunk december 5-én tetőzött, amikor az egész mérőberendezést átszállítottuk az Eötvös Loránd Fizikai Társulat szokásos hétfő esti ülésére és ott bemutattuk a 57Fe mag Mössbauer-effektusát a fizikus közösségnek. (Csupán a körülmények érzékeltetése végett megemlítem, hogy a magyar titkosrendőrség egyik fedőnévvel rendelkező ügynöke jelentést írt az eseményről, miszerint előadást tartottam a fizikusok klubjában a .... effektusról. Ezt 2003-ban tudtam meg, amikor kézhez kaptam a tevékenységemről titkosszolgálati eszközökkel korábban gyűjtött információkat. Innen tudom a pontos dátumot.) 1961-ben megjelent egy magyar nyelvű közleményem, amelyben bemutattam a Mössbauer-effektust és az alkalmazásában rejlő lehetőségeket [1].

Az eufórikus hangulat múltán folytatnunk kellett munkánkat, immár a valódi kutatások irányába. A forgó tengely nem volt igazán jól használható megoldás, ezért megkértük mérnökeinket, hogy építsenek számunkra egy olyan, olajnyomással működtethető berendezést, amely negatív és pozitív sebességek előállítására egyaránt alkalmas. Elkészült, de mindenütt folyt belőle az olaj. Ennek ellenére dolgoztunk vele, és magyar nyelven közzé is tettünk néhány nem különösen érdekes eredményt [2].

Az első igazán figyelemre méltó publikációnk egy olyan közlemény volt, amelyet a 159Tb mag Mössbauer-effektusáról írtunk. Az előzetes mérések eredményeiről a Dubnában rendezett Mössbauer-konferencián számoltunk be. A részletes eredményeinket tartalmazó cikk 1966-ban jelent meg. A KFKI mérnökei tehetségének köszönhetően ekkorra már rendelkezésünkre állt egy "modern" Mössbauer- berendezés. Ennek két fő egysége egy hangszóróból kialakított mozgató volt, amelynek tekercsére a forrást rögzítettük, illetve egy sokcsatornás analizátor, amely az adatgyűjtést végezte. Mindent, beleértve a sokcsatornás analizátort is, a saját műhelyünkben gyártottak. Az első berendezés 1964 elején készült el, amelyet később termékké fejlesztettek, és Magyarországon, valamint külföldön is, például Egyiptomban, értékesítettek.

Közel négy év kellett ahhoz, hogy a kísérleti körülmények tekintetében kielégítő szintet érjünk el. Az első igazán érdekes vizsgálatok 1964-ben történtek Dézsi István javaslatai nyomán, amikor lefagyasztott vas oldatok Mössbauer-spektrumait mértük. Az eredmények meglepőek és előremutatóak voltak, akkori publikációink egy egész alfejezet kialakulását alapozták meg a Mössbauer-effektus alkalmazásai terén.

A "szegény emberek fizikája" sok kiváló embert vonzott a csoportunkba: Cser László, Nagy Dénes Lajos és Vincze Imre voltak az elsők, akik csatlakoztak hozzánk. Az Eötvös Loránd Tudományegyetemen szintén elkezdődtek a kutatások, ahol Korecz László, Vértes Attila és Burger Kálmán foglalkoztak Mössbauer-spektroszkópiával. Hosszú időre fogadtunk vendégkutatókat Kelet-Németországból (Werner Meisel, Klaus Fröhlich ), Lengyelországból (Dominik Kulgawczuk, Jozef Bara), Egyiptomból (Nabil Eissa, Ahmed Sanad) és sok más helyről is. Tevékenységünk nemzetközi elismertséget is hozott számunkra: felkértek minket, hogy szervezzük meg az 1969-es Nemzetközi Mössbauer Konferenciát.

Az én személyes kutatói tevékenységem 1973-ban más utat vett, amikor elfogadtam egy felkínált állást az MTA Szegedi Biológiai Központ Biofizikai Intézetében. Az a téma, amellyel először foglalkoztam a biofizikai kutatások terén - a biomolekulák homokiralitása eredetének vizsgálata - nem állt távol az én fizikusi beállítottságomtól. A biomolekulák homokiralitása azt jelenti, hogy minden élőlény tartalmaz L-aminosavakat és D-cukrokat, annak ellenére, hogy szintetikus előállítás során ezek egyenlő arányban keletkeznek. Az aszimmetria eredetének felderítésére vonatkozó egyik elképzelésünk azon az ötleten alapult, hogy a béta-részecskék által keltett cirkulárisan polarizált fékezési sugárzás szétrombolhatja a D-aminosavakat. Vincze Imrével azt gondoltuk ki, hogy a feltételezésünk ellenőrizhető a 57Fe mag mágnesesen felhasadt spektrumában megfigyelhető cirkulárisan polarizált vonalak segítségével. Azt találtuk, hogy az L- és D-aminosavak 14 keV-os gamma- sugárzásra vonatkozó abszorpciójának relatív különbsége kisebb, mint 10-4.

A fizika fejlődésével a Mössbauer-effektus más fontos alkalmazására is nyílt lehetőség. Kiderült, hogy a semleges gyenge áram miatt energiakülönbség van az L- és D-molekulák között. Az elméletileg számított különbség nagyon kicsi, azonban az aszimmetriacentrumban levő atom rendszámának a hatodik hatványa szerint növekszik. Arra gondoltam, hogy a Mössbauer-effektus rendkívül nagy felbontóképessége következtében rendelkezésünkre áll egy olyan módszer, amellyel ellenőrizhető kísérletileg ez az alapvető elméleti állítás. Burger Kálmán és Vértes Attila segítettek megszervezni azt, hogy L- és D- Ir-komplexeket kapjunk Dániából (F. Galsbol és B. Rasmussen ) és azt, hogy mérési lehetőséget kapjunk Németországban (F. Wagner ). Feltételeztük, hogy az izomér eltolódásértékek eltérése jelezni fogja a két komplex közötti energiakülönbséget. A mérések eredményeként felső határértéket tudtunk megállapítani: az izomér eltolódások különbsége biztosan kisebb, mint az elméletileg számolt érték 3,8 · 102-szorosa. Mostanában mutattam rá, hogy ha egyáltalán mérhető ez a különbség, akkor annak kimutatása leginkább a 181Ta mag vizsgálatával érhető el.

A két utolsó bekezdésben írtak nem tartoznak a Mössbauer- effektus hazai alkalmazásának első éveihez. Csupán azt bemutatandó tettem róluk említést, hogy amit a Mössbauer- effektus területén tanultam, az megjelent a gondolkodásomban, és segített olyankor is, amikor más jellegű problémákkal találkoztam. Így a korai évek lelkesedése visszajön még ma is - érzem a munkám során, és érzik tevékenységükben mindazok, akik a nagy létszámú magyar Mössbauer közösség tagjainak vallhatják magukat.

Irodalom:
  1. KESZTHELYI L.: Mössbauer-effektus és alkalmazásai - Magyar Fizikai Folyóirat 9 (1961) 2891
  2. DEMETER I., DÉZSI I., KESZTHELYI L.: Mérések a Mössbauer-effektus segítségével - KFKI Közlemények, 10 (1962) 21.
vissza a Faigel Gyula cikkhez