KÖZPONTI FIZIKAI KUTATÓ INTÉZET (KFKI)

-részletek-

Jéki László
a fizikai tud. kandidátusa

 

2.3. Atomreaktor épül, átalakul az intézet (1955 - 1966)

A Minisztertanács 4081/1955/III. 10. MT számú határozatával rendelte el a Kísérleti Atomreaktor felépítését, felügyeleti szerve az Országos Atomenergia Bizottság lett. A Minisztertanács 1955. augusztus 26-án hagyta jóvá a KFKI Reaktor Osztályának létesítéséről szóló javaslatot és az ezzel kapcsolatos beruházási programot. A határozat 1957-re írta elő a próbaüzemet.

Az Országos Atomenergia Bizottság Pál Lénárdot bízta meg a tudományos és szervezeti kérdések megvizsgálásával, a megfelelő javaslatok kidolgozásával. Az év végére készült el a "Központi Fizikai Kutató Intézet kísérleti atomreaktorának tudományos szervezésére" vonatkozó javaslata. A tanulmány elvi alapvetése: "A kísérleti atomreaktor módot ad egész sor olyan kísérleti kutatómunka megindítására, amelyre eddig hazánkban nem volt lehetőség. A magfizikai és neutronfizikai vizsgálatok mellett fontosak a sugárhatás-fizikai vizsgálatok és a neutronsugarak segítségével végezhető anyagszerkezeti vizsgálatok. Ezeknek a vizsgálatoknak a megvalósításához igen alacsony hőmérsékletek (folyékony nitrogén és hidrogén, esetleg hélium) szükségesek. Reaktorok tervezésével és kivitelezésével kapcsolatosan egész sor műszaki-fizikai probléma merül fel. A kísérleti kutatómunka ezen a területen a reaktorok fizikai állandóinak meghatározására, különböző reaktortípusok elméleti vizsgálatára, a reaktorok vezérlési kérdéseinek kísérleti és elméleti tanulmányozására stb. irányulhat. A kísérleti atomreaktor felállításának egyik legközvetlenebb gyakorlati jelentősége abban áll, hogy radioaktív izotópokat állíthatunk elő és ezzel a legkülönbözőbb tudományágak és népgazdasági igények hazai kielégítését oldhatjuk meg. Ugyancsak fontos kérdés a sugárzás kémiai hatásainak tanulmányozása. Éppen ezért szükséges az izotópok előállítására és a sugárhatás-kémiára különös súlyt fektetni. A kísérleti atomreaktor üzemeltetése, karbantartása, a működtetésével kapcsolatos egészségügyi rendszabályok biztosítása fontos tapasztalatokat szolgáltat a később megépítendő ipari célokat szolgáló reaktorok felhasználásához. Ezért az üzemeltetés, karbantartás tudományos alapokon álló tanulmányozása igen fontos feladat."

2.5. 1975-től kutatóközpont

A Magyar Tudományos Akadémia főtitkára (Köpeczi Béla) 12/1974. (A.K.19.) MTA-F. számú utasításával az MTA Központi Fizikai Kutató Intézetet 1975. január 1-i hatállyal változatlan elnevezéssel, önálló jogi személyként működő kutatóközponttá szervezte át. A kutatóközpont élén főigazgató áll. A kutatóközpontban az alábbi, önálló jogi személyiséggel nem rendelkező kutatóintézetek működnek:

2.6. Az átalakulás küszöbén (1990 - 1991)

Az MTA matematikai és fizikai tudományok osztálya és a műszaki tudományok osztálya tagjaiból álló együttes ad hoc bizottság állásfoglalást alakított ki a KFKI átalakításáról. Elismeréssel értékelték a KFKI eddigi eredményeit és a magyar fizikai és műszaki kutatásban betöltött szerepét. Megalapozottnak tartják a KFKI átalakítására vonatkozó belső igényt és társadalmi igényt. (A KFKI minden tekintetben túl naggyá vált, egyre nagyobb összegű árbevételek elérésére kényszerítette önmagát, a KFKI korábbi alapcélkitűzése, a tudományos kutatás egyre jobban háttérbe szorult.) A KFKI vagyonát nemzeti tulajdonnak kell tekinteni, az átalakulás során minden eszközzel meg kell tartani. Szükség van a kutatási, fejlesztési és gyártási tevékenység szétválasztására. A fejlesztési és gyártási tevékenységet végző vállalkozások és a KFKI kapcsolatának módjára, jellegére vonatkozóan részletes javaslatot kell kidolgozni. A bizottság határozottan és egyértelműen szükségesnek tartja, hogy az alap- és az alkalmazott kutatások a jelenleginél lényegesen kedvezőbb helyzetben fennmaradjanak, az MTA felügyelete alatt. Fokozni szükséges a kölcsönös érdekeken alapuló együttműködést a hazai egyetemekkel. Az átalakítás végrehajtása semmiképp nem veszélyeztetheti a KFKI intézeteiben felgyűlt szellemi és anyagi potenciált és annak rendeltetésserű működését.

1989-től az MSZKI egyes részegységeiből a KFKI kft-ket alakított, részben külső tőke bevonásával. 1990. februárban a Digital Equipment Coporation (DEC), a KFKI és a SZÁMALK aláírták egy magyar-amerikai közös vállalat létrehozásának dokumentumait. Az új vállalat, a DEC Hungary Kft. április 2-án kezd működni. A DEC a részvényekből 51 %-ot , a KFKI és a SZÁMALK 24,5 - 24,5 %-ot birtokol, a DEC opciót kapott a közös vállalat részvényeinek a teljes megvásárlására. Célja a DEC rendkívül sikeres microVAX számítógép-családjának magyarországi forgalmazása. A DEC a hálózatba kapcsolt számítógép rendszerek legnagyobb szállítója a világon, vezető cég a rendszer-integrálásban is.

Az MSZKI egyes részegységeiből alakult kft-k szeptemberben a főigazgató jóváhagyásával holding részvénytársaságot hoztak létre a kft-k üzleti és tulajdonosi koordinálására (KFKI Számítástechnikai RT). Az RT igazgatótanácsának elnöke Szlankó János, ügyvezető igazgató Szőnyi László. A KFKI a vállalkozásoktól remélte az adósságprobléma megoldását.

A kormány Tudománypolitikai Bizottsága 1991. június 7-i ülésén jóváhagyta a KFKI átalakulásának elveire az MTA által beterjesztett javaslatot. Az MTA elnöke és főtitkára szeptember 30-án közös állásfoglalást, a kormány október 17-én határozatot fogadott el a kutatóközpont 1992. január 1-i átalakulásáról.

A KFKI csúcsidejében 2200 - 2250 fő volt a létszám, 1990. január 1-én 2000 fő, 1990. július 1-én 1809 fő. Az év végére a költségvetési szférában 997 fő maradt, a vállalkozási szférába kb. 680 fő került át. Az átalakulás előkészítése során gyakorlatilag megszűnt a központi adminisztráció.

1992. január 1-én az MTA Központi Fizikai Kutató Intézetből kivált öt önálló jogi személyiséggel rendelkező költségvetési szervezet (kutatóintézet):

3.1. Alapvető nagyberendezések és szolgáltatások

Néhány nagyberendezés és szolgáltatás alapvetően meghatározta az intézet kutatási lehetőségeit. Részecskegyorsítókra volt szükség a magfizikai, majd az alkalmazott magfizikai, anyagtudományi kutatásokhoz Az atomreaktor léte új kutatási irányok megindulását tette lehetővé, reaktorfizikai, magfizikai, szilárdtestfizikai, magkémiai, sugárbiológiai kutatások indulhattak. A hidegüzemben cseppfolyósított levegő és hélium nélkül nem lehetne kísérletezni az alacsony hőmérsékletek tartományában. A nagy műszaki létesítmények nyújtotta kísérleti lehetőségek a műszerépítés, az elektronikai kutatás-fejlesztés számára is nagy kihívást jelentettek. A nagyberendezések komoly műszaki alkotások, sikeres működésük létrehozóik munkáját dícséri. Az alapvető nagyberendezések és szolgáltatások közé tartozik a számítástechnikai háttér, amelyet először központi nagy gépek, majd a hálózatba kapcsolt gépek képviseltek. Az eredményes kutatások elengedhetetlen háttere a jó könyvtár is.

Kísérleti atomreaktor

1959. március 29-én helyezték üzembe a kísérleti atomreaktort. A kutatóreaktor hármas feladatot lát el: kísérleti kutatás, izotóptermelés, szakemberképzés.

1963-ban a reaktorban organikus kísérleti hurok épült szerves moderátorok és hűtőközegek sugárhatáskémiai vizsgálata céljából. Az effektív besugárzási hatásfokot és az üzemzavar nélkül teljesített üzemórákat tekintve a hurokberendezés egy amerikai berendezés mögött a 2. helyet foglalta el a világ ranglistán. 1964-ben biológiai besugárzó csatorna létesült a reaktorban. A besugárzó berendezés gondosan kimért neutron- és gamma-dózis terét használják a saját fejlesztésű baleseti dózismérők hitelesítésére.

A reaktor első rekonstrukciójára 1967-ben került sor. A KFKI szakembereinek tervei szerint, saját kivitelezésben kicserélték az aktív zónát. Ebben a kiépítésben 1986-ig üzemelt a reaktor.

A Minisztertanács Tudománypolitikai Bizottsága 1979-ben hagyta jóvá a kutatóreaktor rekonstrukciójára vonatkozó előterjesztést. 1986. májusban leállt a kutatóreaktor, megkezdődött a rekonstrukció. A bontást a KFKI szakemberei végezték, a dolgozók sugárterhelése nem haladta meg a megengedett dózis egytizedét. A rekonstrukció során kicserélték a gépészeti-, villamos és sugárvédelmi rendszereket. A rekonstrukció egyik célja a kilencvenes évek színvonalának megfelelő biztonság elérése volt. Ennek érdekében a berendezésen kisebb konstrukciós változtatásokat hajtottak végre, modern reaktorvédelmi rendszert építettek ki és minderről korszerű biztonsági jelentés készült. Jelentősen megnövelték a kihűthető hőteljesítményt. A rekonstrukciós munkálatok a tervezettnél hosszabb ideig tartottak, mivel az érdekelt magyar ipari cégek teljesítménye a nyolcvanas évek második felében nem volt mindig elfogadható. A műszaki problémák elhárulása után a reaktor rekonstrukció utáni újraindítását a KFKI átalakulása körüli bizonytalanságok tovább hátráltatták, és arra végülis csak az átalakulás utáni időszakban, 1992. december 12-én került sor.

Számítógépek, hálózatok

A kísérleti kutatások eredményeinek feldolgozása, az elméleti számítások, különösen a reaktorfizikai, részecskefizikai, elméleti magfizikai kutatások folyamatosan nagy számítástechnikai igényeket támasztottak. A KFKI ezért a kezdetektől arra törekedett, hogy nagyteljesítményű, nagykapacitású számítógéppel rendelkezzen. Jelentős fejlesztő munka is folyt. A KFKI a hazai élvonalat képviselte a hálózati hardver és szoftver eszközök fejlesztésében és a hálózatépítésben.

1960-ban a két importált szovjet URAL I. számítógép egyike a KFKI-ba került. Az Ural számítógép nem volt képes kielégíteni a növekvő igényeket, 1964-ben a számítógép heti 120 órás üzemidővel az intézeti számítási igények 16 %-át elégítette ki.

1966-ban helyezték üzembe az angol gyártmányú ICT 1905 számítógépet, az ország ezidőben legnagyobb számítógépét az Országos Tervhivatallal közösen szerezte be a KFKI. Jelentősen hozzájárult a számítástechnikai kultúra hazai elterjedéséhez, igen sokan ezen ismerkedtek meg a számítógépekkel, felhasználói voltak budapesti és vidéki egyetemek, kutatóintézetek, egyéb szervezetek. A feladatok kötegelt (batch) futtatását lehetővé tevő YKA feladatkezelő rendszert Varga László és munkatársai fejlesztették ki.

1973-tól az intézetben egymást követően több, IBM 360/370 kompatibilis gép működött. Ezek hozzájárultak az IBM kultúra elterjedéséhez. A KFKI-ban helyezték üzembe Magyarországon az első szovjet gyártmányú ESZ-1020 (R-20) típusú számítógépet, 64 kByte memóriával, lyukkártya perifériákkal, mágnesszalagos és diszk egységekkel. A géphez illesztett TPA-i közvetítésével rajzolni lehetett dob-plotterrel.

1977-ben az R-40 (ESZR-1040) NDK gyártmányú számítógép követte 1 Mbyte memóriával, 87 Mbyte, később kb. 650 Mbyte diszk kapacitással, 18 terminállal. A gépet 1988-ban állították le, tíz éves üzeme alatt átlagosan 95 %-nál magasabb műszaki megbízhatósággal dolgozott. 1986-ban állt üzembe a nagyobb kapacitású, szovjet gyártmányú R-45 számítógép, ennek azonban rosszabb volt a megbízhatósága. 1988-tól 1993-ig állt a felhasználók rendelkezésére az ugyancsak IBM kompatibilis, de gyorsabb és megbízható BASF 7/61 típusú számítógép.

A TPA gépek már az ICT 1905 mellett megjelentek a számítóközpontban, a kisgépek elsősorban előfeldolgozást végeztek. 1975-ben az MSZKI-ban kifejlesztettek egy ESzR/IBM - TPA csatorna adaptert TPA gépekhez. Erre fejlesztette ki Telbisz Ferenc munkatársaival a CEDRUS (Conversational Editor and Remote User Support) interaktív szövegszerkesztő és job előkészítő programrendszert. Ez volt az első ilyen működő rendszer a KGST országokban. A kutatók, programozók terminálokról működtethették programjaikat. Az 1986-87 években a CEDRUSra alapozva készült a FILTER (File Transfer) rendszer, amely az IBM és DEC gépek közötti file átvitelt és a DECnet hálózatból az IBM gépekhez való interaktív terminál hozzáférést tette lehetővé.

1979. végétől a lokális hálózati rendszerek fejlesztése a LOCHNESS (Local Highspeed Network System) rendszerrel indult meg, a rendszer laboratóriumi mérési adatgyűjtés és folyamatirányítási célokra, TPA gépekre és CAMAC keretvezérlőkre készült.

1981. áprilisban indult a telefonvonalon történő kísérleti adatátvitel az RMKI PDP 11/428 gépe és a moszkvai Űrkutatási Intézet TPA-1140 számítógépe között. 1985. júniusban az RMKI-ban üzembe helyezték a moszkvai Űrkutatási Intézet és a Kozmikus Sugárzási Osztály TPA-1148 gépe közötti műholdas adatátviteli rendszert.

Az 1988-90. években kiépült a KFKI lokális Ethernet hálózata, az első nagyméretű Ethernet hálózat az országban, mintegy 300 géppel. Az Információs Infrasturktúra Fejlesztési Program (IIF) X.25 hálózatához a KFKI helyi hálózata egy KFKI gyártmányú TPA gateway gépen át csatlakozott, ezáltal lehetővé vált az elektronikus levelezés (e-mail).

A COCOM korlátozások 1990 utáni megszűnése lehetővé tette a nemzetközi hálózati rendszerekhez való csatlakozást, így 1990-től a HEPnet (High Energy Physics network) 15 ország laboratóriumait összekötő DECnet hálózatához. 1991-92-ben a KFKI RMKI és a CERN között közvetlen bérelt vonalas összeköttetés létesült, majd az IIF program által biztosított vonalon létrejött az Internethez való csatlakozás.

A Számítógép Hálózati Központ működteti a központi szolgáltató gépeket, a telephelyi lokális hálózatot és a külső hálózati kapcsolatokat.

Könyvtár és saját kiadványok

1953-ban indult az MTA KFKI Közlemények kiadása és 1971-ben szűnt meg. A 18 évfolyam összesen 804 cikket tartalmaz. Megszűntek a report-sorozatok is. 1972-től mindkét kiadványtípus helyett új, egységes jelzetű és számozású sorozat indult.

1971-ben megindul az INSPEC számítógépes szakirodalom figyelés. (Az országban elsőként a KFKI ICT 1905 gépen indult meg 1970-ben információvisszakeresési szolgáltatás, a Veszprémi Egyetem könyvtárának kezdeményezésére, a Chemical Abstracts mágnesszalagos adatbázisából.) Horváth Iván dolgozta ki a feldolgozást végző BINAR programrendszert, amely átdolgozásokkal 1993-ig volt használatban, Lengyelország is átvette. 1987. májustól működik a nemzetközi online adatbázisok lekérdezése.

1971-ben kezdődött meg a KFKI könyvtár saját anyagának számítógépes feldolgozása (reportok, gyarapodási jegyzékek, katalógusok).

Részecskegyorsítók

A gyorsítóépítés sokféle mérnöki és fizikusi ismeret ötvözését igényli. Valamennyi gyorsító saját tervek alapján épült. Kezdetben a gyorsítók magfizikai célokat szolgáltak, majd egyre fontosabb felhasználók lettek az alkalmazott kutatások. A gyorsítóépítésben szerzett jártasság tette lehetővé azt is, hogy kisméretű gyorsítókat tervezzenek és építsenek az aktivációs analízis és az ionimplantáció céljaira.

Az első magyarországi részecskegyorsítót Simonyi Károly vezetésével Sopronban építették 1951-ben. A Budapesti Műszaki Egyetem tanszékének kutatói a gyorsító elkészültére már a KFKI állományába kerültek. Az Atomfizikai Osztály munkatársai Csillebércen több gyorsító építéséhez láttak hozzá, ők építették az S-1000, K-600, K-800 és az AG-4 részecskegyorsítókat. A K-800 kaszkádgenerátornál Csillebércen már 1953-ban megismételtek az először 1951. decemberben Sopronban végrehajtott atommagátalakítást. 1955-ben elkészült az 1 MV-os szalaggenerátor elektrongyorsító (S-1000), nagyon kemény gamma-sugárzás előállítására használták.
Az Elektromágneses Hullámok Osztályán 1956-ban elkészült a mikrotron típusú elektrongyorsító. A téma ezzel lezárult, a tervezett magfizikai méréseket nem végezték el.

Az Atomfizikai Osztályon 1956-ban elkészült a 600 kV-os kaszkádgenerátor. Építésénél felhasználták azokat a kondenzátorokat, amelyeket még a világháború alatt vásárolt Bay Zoltán, de gyorsítóépítési terveit akkor nem tudta megvalósítani. 1957-ben készült el a 200 kV-os neutrongenerátor (NG-200), megkezdődhettek a magfizikai kísérletek 14 MeV-os gyors neutronokkal is.

1961-ben készült el első kiépítésében a máig legnagyobb berendezés, az AG-4 részecskegyorsító, a 4 millió voltos feszültségű nyomás alatti Van de Graaff generátor, 12 ezer órát üzemelt. A gyorsítót a III. épületből 1964-re telepítettek át a gyorsító számára épített új épületbe, ettől kezdve EG-2 néven szerepel. A nyolcvanas évek végéig többszöri átépítés, modernizálás mellett összesen közel 80 ezer üzemórát teljesített a Van de Graaff generátor. Kezdetben magfizikai alapkutatásokat szolgált, majd fokozatosan előtérbe kerültek az alkalmazott magfizikai témák, anyagtudományi, biofizikai vizsgálatokhoz használták a gyorsítós analitikai technikákat (Rutherford-visszaszórás, chanelling, PIXE stb.)

1964-ben a Magfizika II. Laboratóriumban épült az első az aktivációs analitikai célokat szolgáló neutrongenerátor (NA-1). A következő évben már három hasonló, de továbbfejlesztett neutrongenerátor épült (NA-2 típus).

1986-ban lezárult az RMKI-ben a NIK nehézion gyorsítóberendezés egy éve tartó próbaüzeme. Argon, kripton, xenon és nitrogén egyszeres, argon és xenon kétszeres töltésű ionjait gyorsították a 100 - 500 kiloelektronvolt, illetve a 300 - 860 keV tartományban. A berendezés saját tervek alapján épült. A világon csak néhány hasonló, korszerű gyorsító múködik. A berendezést elsősorban a mikroelektronika és a fémtechnológia új anyagainak kutatásához használják. A NIK-et később összekapcsolták a Van de Graaff generátorral, így a rendszerben zárt ciklusban lehet vizsgálni az implanterben előállított anyag minőségét, tulajdonságait.

Hidegüzem

A hideglaboratórium előkészítésében a KFKI a miskolci kriptongyárral működött együtt. 1957. végén állt üzembe az első levegőcseppfolyósító és szétválasztó berendezés, kapacitása heti 750 liter nitrogén. 1959-ben Cseppfolyósító Üzem létesült, feladata cseppfolyós nitrogén ( -196 ° C) és cseppfolyós hélium ( -269 ° C) előállítása. A hélum cseppfolyósítás megvalósításával Magyarországon először a KFKI-ban nyílt lehetőség rendkívül alacsony (kb. 4 kelvin) hőmérsékleten végezhető szilárdtestfizikai, anyagtudományi kutatásokra.

3.2. Jelentősebb tudományos eredmények

Magfizikai kutatások

Simonyi Károly vezetésével a soproni egyetemen 1951. december 22-én első ízben sikerült mesterségesen gyorsított részecskékkel atommagátalakítást létrehozni Magyarországon, a protonnal bombázott lítium atommagok berilliummá alakultak. Csillebércen a 800 kV-os kaszkádgenerátornál 1953. július 23-án ismételték meg a Sopronban végrehajtott atommagátalakítást.

Az ötvenes évek közepén születtek az első önálló kísérleti eredmények, 1958-ban publikálták nemzetközi folyóiratban az első magfizikai eredményt, a jód-127 izotóp magfotoeffektusának részleteit (Keszthelyi Lajos, Erő János). Megmérték a gamma-sugarak cirkuláris polarizációját a B10 (d, pg ) magreakcióban (Zimányi József, Erő János, Pócs Lajos, Szentpétery Imre), kimutatták, hogy a direkt magreakció lefolyásában jelentős szerepe van a neutron-proton kölcsönhatás véges hatótávolságának. Az atomreaktor üzembeálltával Nagy László vezetésével maghasadási kísérletekbe kezdtek, Kiss Dezső, Zámori Zoltán, Kardon Béla az (n, g ) reakciókat tanulmányozta. A gyors neutronokkal kiváltott magreakciók mérése a neutrongenerátor mellé felépített, elvileg új megoldásokat hasznosító repülési idő spektrométerrel folyt (Ádám András, Pálla Gabriella). A hatvanas években a Van de Graaff gyorsítónál könnyű magokon végbemenő (d, p) magreakciók mechanizmusát tanulmányozták (Zimányi, Fodor Ilona, Szentpétery), izobár analóg rezonanciák szisztematikus keresésével foglalkoztak (Keszthelyi, Fodor Ilona).

A hetvenes években a magfizikai kutatások mind nagyobb részecskeenergiák felé tolódtak el. A dubnai Egyesített Atomkutató Intézet 670 MeV-es szinkrociklotronjánál az atommagon belüli nukleoncsoportosulásokat vizsgáltak: A leningrádi Magfizikai Intézetben az 1 GeV energiájú protonok és deuteronok ütközését tanulmányozta az Erő János vezette kutatócsoport. Pálla Gabriella német kutatókkal együtt bebizonyította, hogy a négy nukleon átadással járó magreakciókban deformált magoknál igen jelentősek a kollektív gerjesztések okozta hatások. Dubnai és leningrádi kutatókkal együtt Horváth Dezső kísérletileg tisztázta a pionbefogás törvényszerűségeit gázkeverékekben, Kanadában pion- és müonatomokat vizsgált. Nagyenergiájú magfizikai kísérleteket végeztek a svájci SIS és a német GSi (Darmstadt) kutatóintézetben is.

Az elméleti vizsgálatok kezdetben a saját kísérletekhez kapcsolódtak, így pl. a (d,p) reakciók elméletében formulát adtak meg a stripping-reakció mátrixelemének számítására (Zimányi József). Györgyi Géza úttörő szerepet játszott abban, hogy a hatvanas évek elejétől a szimmetriákat (csoportelmélet) használták fel jelenségek analízisére, új jelenségek felismerésére. Bencze Gyula vezette le a ma nevét viselő ún. minimális csatolású egzakt integrálegyenleteket a kvantummechanikai N-test probléma tárgyalására. A néhány-test problémák elméleti kezelésében igen eredményes kutatókat "budapesti iskola" néven említették: Bencze Gyula, Doleschall Pál, Lovas István, Révai János. Zimányi József és Lovas István a nehézion reakciók elméletében, Bencze Gyula a sokrészecske szóráselméletben ért el figyelemreméltó eredményeket.

Alkalmazott magfizikai kutatások

1960. novemberben Keszthelyi Lajos vezetésével sikeresen reprodukálták a Mössbauer-effektust, amelyet 1958-ban fedezett fel R. Mössbauer, aki felfedezéséért 1961-ben fizikai Nobel-díjat kapott. A magyar kutatók természetes vas abszorbenssel kapott mérési adatai az elmélettel megegyeztek, de eltértek az irodalmi értéktől. A gamma-sugárzás visszalökés-mentes rezonancia abszorpciója a szilárdtestfizika, az anyagtudomány, a kémia, a metallurgia, geológia, biológia napjainkban is kiterjedten alkalmazott vizsgálati módszerévé vált.

1961-ben új Mössbauer-sugárzó atomot találtak a ritkaföldfémek között (terbium-159). Új eredményeket hoztak a vízben oldott vassókon lefagyasztott állapotban végzett vizsgálatok, megállapították, hogy a Mössbauer-effektus - 90 ° C táján eltűnik, majd megváltozott jellemzőkkel (vonalak távolsága, vastagsága) tér vissza fokozatosan. Az eredemény nagy nemzetközi figyelmet keltett. Keszthelyi Lajos és Cser László újabb, szilárdtestfizikai kutatások céljára szolgáló laboratóriumot hozott létre, Cser a mágneses ötvözetek fázisátalakulását, Vincze Imre pedig híg ötvözeteket tanulmányozott. A hetvenes évek kiemelkedő eredménye volt a Mössbauer-spektroszkópiában és az ionsugaras analitikában, hogy Dézsi István és munkatársai megmutatták: egyes szilicidek a szilícium kristályrácsára "folytonosan ráépülve" (epitaxiálisan) nőnek. Ez világszerte további vizsgálatokat indított el, amelyek eredményeképp ma a mikroelektronikában megfelelő minőségú kontaktusok készíthetők. A nyolcvanas évek közepén Nagy Dénes Lajos és munkatársai megmutatták, hogy a radioaktív bomlás után igen rövid ideig létező gerjesztett atomi elektronállapotok alacsony hőmérsékleten és nagy külső mágneses térben végzett Mössbauer-mérésekkel még akkor is jellemezhetők, ha ezek az energiaállapotok sokkal gyorsabban elbomlanak, mint az atommag Mössbauer-nívója.

Az 1970-80-as években a Műszaki Szakigazgatás komplett Mössbauer-laboratóriumot fejlesztett ki és árusított, laboratóriumokat vásárolt többek között a Szovjetunió, Csehszlovákia, Brazília. A laboratórium sikerrel szerepelt a Budapesti Nemzetközi Vásárokon, elsőízben 1970-ben, és külföldi szakkiállításokon. Itthon 6, külföldön 21 Mössbauer mérőrendszert telepítettek.

A hazai pozitron annihilációs vizsgálatok a hatvanas évek elején Lovas István kísérletével kezdődtek, mágneses egykristályok elektronszerkezetét tanulmányozta szögkorrelációs módszerrel. A hetvenes évek elején Ádám András, majd Dézsi István irányításával elsősorban Horváth Dezső és Kajcsos Zsolt foglalkozott a témával. Megteremtették a szükséges kísérleti hátteret (nagyfelbontású szögkorrelációs berendezés, élettartam-spektrométer), vizsgálataik közül kiemelkedik a vas-ródium fázisátmenet, az ionkristályok színcentrumai, a biológiai anyagok optikai aktivitásának tanulmányozása, majd fémüvegek szerkezetvizsgálatával, pozitrónium kémiával foglalkoztak. A nyolcvanas évek második felének legfontosabb témája a magashőmérsékletű szupravezetők pozitron annihilációs kutatása volt.

A biofizikai kutatásokat Keszthelyi Lajos indította meg, magfizikai módszerekkel (pozitron annihiláció, Mössbauer-effektus) az élő anyag optikai tisztaságának eredetét kutatta. A részecskegyorsítónál a karakteriszitikus röntgen-sugárzás mérésével (PIXE) és más kifinomult nukleáris analitikai módszerekkel biológiai minták nyomelemtartalmát elemzik Szőkefalvi Nagy Zoltán vezetésével. Érdi Péter indította meg az idegrendszer modellek kutatását.

Részecskefizikai kutatások

1956-ban Dubnában, a nemzetközi intézetté alakulás idején Faragó Péter szovjet kutatókkal együtt a világ akkori legnagyobb részecskegyorsítójánál, a 660 MeV energiájú protonokat szolgáltató szinkrociklotronnál kimérte a protonok relativisztikus tömegnövekedését, a mérési eredmények igazolták a speciális relativitáselméletet. Ez volt az első ilyen mérés elektronnál nehezebb részecskével.

1958-ban indult meg a magkölcsönhatások vizsgálata a dubnai Egyesített Atomkutató Intézet szinkrofazotronjában 9 GeV energiájú protonokkal és 7 GeV energiájú pí-mezonokkal besugárzott emulziókban. 1960-tól Bozóki György vezetésével a fotoemulziók mellett buborékkamra felvételeken is tanulmányozták a részecske folyamatokat, a buborékkamra felvételeket a dubnai EAI-ból és a genfi CERN-ből kapták feldolgozásra.

A fotoemulziók, a buborékkamra felvételek feldolgozása kezdetben jelentős laboránsi kapacitást igényelt. Később fokozatosan automatizálták az elemzést, majd számítógépes vezérlésű automatikus filmkiértékelők épültek saját fejlesztésben. Kidolgozták az egyik helyérzékeny részecskedetektor típus, a sokszálas proporcionális kamrák gyártástechnológiáját, a 2000 x 1000 mm aktív felületet is elérő nagy kamrák a dubnai EAI-ban, a szerpuhovi gyorsítónál és a leningrádi Magfizikai Intézetben működtek.

1968-tól működött a szovjet Nagyenergiájú Fizikai Intézet (Szerpuhov) 70 GeV energiájú protonszinkrotronja, a kísérletekbe Dubnán keresztül lehetett bekapcsolódni. A magyar kutatók it végezték az első, un. elektronikus részecskefizikai kísérleteket, a számlálók adatait számítógép rögzítette, nem volt szükség felvételek készítésére. A kísérletekben a K mezon regenerációját, a CP-sértést (a töltés és paritás szimmetria együttes sérülését) vizsgálták (Kiss Dezső, Nagy Elemér, Vesztergombi György).

Az Európai Müon Együttműködés (EMC) keretében a CERN-ben vizsgálták a 180 - 280 GeV energiájú müonok mélyen rugalmatlan szórását hidrogén, deutérium és nehéz magokon. Felfedezték az "EMC effektust": a nukleon szerkezete függ a nukleon "környezetétől”, azaz az izolált és a magban kötött nukleon szerkezete eltér egymástól. Az atommagok következetes leírásához ezért a nukleonnál mélyebb szintre, a kvark-gluon szintre van szükség (Jancsó Gábor, Nagy Elemér, Vesztergombi György).

A CERN Európai Hibrid Spektrométer kísérletében 360 GeV-es proton-proton kölcsönhatásokban ritka részecskék keletkezését vizsgálták a target fragmentációs tartományában, megállapították a KNO-scaling érvényesülését. Modellt dolgoztak ki az elektron-pozitron, proton-proton kölcsönhatás és a protonon belüli kvark-divark eloszlás leírására.

A nyolcvanas évek második felében bekapcsolódtak a Bajkál-tónál létesülő vízalatti neutrínó detektorrendszer építésének előkészítésébe (Kiss Dezső).

A CERN-ben 1989-re elkészült az ütközőnyalábos nagy elektron-pozitron gyorsítónál (LEP) az L3 detektorrendszer, megmérték az elektrogyenge kölcsönhatást közvetítő Z0 bozon jellemzőit. A mérési eredményekből egyértelműen megállapították, hogy csak háromféle neutrínó létezik a természetben.

A CERN-ben épülő új nagy részecskegyorsító (LHC) adatfeldolgozási és adatkezelési problémáinak megoldására masszívan parallel proceszoros rendszer fejlesztésébe kezdtek.

Az elméleti részecskefizikában az első nagy eredmény az elemi részecskék egy olyan osztályozásának a kidolgozása volt, mely bizonyos vonásaiban megelőlegezte a későbbi modern osztályozásokat. Domokos Gábor és Surányi Péter honosította meg a nagyenergiájú részecskefizika modern elméletet. Kuti Gyula az elemi részek zsákmodelljének kidolgozásával szerzett hírnevet. Az erős kölcsönhatást leíró kvantumszíndinamika rács-térelméleténak művelésében a korabeli szakmai értékelés szerint a magyarok voltak a legjobbak: Hasenfratz Péter, Kuti Gyula, Montvai István, Polonyi János. A kvantumszíndinamika csak bizonyos hőmérséklet alatt írja le a kvarkok "bezárását", bizonyos hőmérsékleten fázisátalakulás zajlik le, elvi lehetőség nyílik szabad kvarkok észlelésére. Zimányi József a kvark-gluon plazma létrejöttének feltételeit vizsgálta.

Az általános relativitáselmélet keretében az Einstein-egyenletek megoldásainak keresésében, a megoldások vizsgálatában Perjés Zoltán és Lukács Béla ért el jelentős eredményeket.

Kozmikus sugárzás kutatása

A kozmikus sugárzási kutatások megindításának kettős oka volt. Egyrészt a Dublinból hazatért Jánossy Lajos ekkor már e terület világszerte elismert kutatója volt, másrészt a kutatások részben a sugárzások észlelésére szolgáló technikákhoz hasonló műszereket igényeltek. A készüléképítő periódus után évtizedeken át folyt az adatgyűjtés. Az 1970-es évek közepén a földi vizsgálatok lezárultak, a kutatók űrfizikai témákra tértek át.

A Nemzetközi Geofizikai Évre (1957/58) tervezték és 1958. február 20-án állt üzembe az aknában a kozmikus sugárzás mű-mezon komponensének vizsgálatára szolgáló "földalatti obszervatórium", a kutatócsoportot Somogyi Antal vezeti. A két, egyenként 120 Geiger-Müller csőből álló, félköbös geometriájú, automatikusan regisztráló teleszkóp 1986-ig, két és fél napfoltcikluson át üzemelt. A világon mindössze három teleszkóp működött megbízhatóan több napfoltcikluson keresztül, ezek egyike a "Budapest állomás" (Hobart, Ausztrália, 1957. októbertől; KFKI Budapest, 1958. februártól; London 1960-tól). Itt észlelték először a Forbush-effektust a nagy energiák tartományában, a Forbush-effektus a kozmikus sugárzás intenzitásának hirtelen, a bolygóközi térben terjedő lökéshullámok által kiváltott lecsökkenése. Később elsők voltak a 27 napos kvázi-periodicitás észlelésében is ebben az energiatartományban (> 10 GeV), korábban csak alacsonyabb energiákon volt ismeretes a jelenség. Az eredeti elektroncsöves berendezést 1964-ben tranzisztoros, 1975-ben integrált áramkörökből épített elektronika váltotta fel.

A bulgáriai Rila hegységben a Muszala csúcson levő magashegyi laboratóriumba telepített magyar mérőrendszerrel 1960 óta folyamatosan regisztrálták a nagyenergiájú (» 6 x 1013 eV) kozmikus részecskék által keltett kiterjedt légizáporok adatait. 1968 és 1973 között 13.000 mérési óra alatt 114 millió kiterjedt légizáport regisztráltak. Elsőnek mutattak ki anizotrópiát a galaktikus kozmikus sugárzás irányeloszlásában. A 0,1 %-os anizotrópia arra utal, hogy a vizsgált energiatartományban a kozmikus sugárzás nagy része galaktikus eredetű. A feltűnést keltő, széles körben méltatott eredmény a Nature 1975. június 26-i számában jelent meg, szerzői Gombosi Tamás, Kóta József, Somogyi Antal, Varga András és 4 bolgár szakember.

Űrkutatás, űrfizika

Az űrkutatás az Atomenergia Kutatóintézetben a kozmikus eredetű szilárd anyagok kémiai összetételének aktivációs analitikával történő vizsgálatával kezdődött. 1970. november 28-án szovjet Vertyikál-1 rakétával a világűrbe emelkedett az első magyar berendezés, az András László és munkatársai által épített mikrometeorit csapda. A holdkőzet elemzésében a KFKI aktivációs analitikai és Mössbauer-effektus vizsgálatokkal vett részt. A szocialista országok intézményei közül csak a KFKI kapott mintát a Szovjetuniótól. Az 1974-ben indított Interkozmosz-12, majd az IK-14 (1975) és az IK-17 (1977) mesterséges holdakon repültek az AEKI-ben kifejlesztett kombinált mikrometeorit érzékelők, ezek voltak az űrkutatás történetében az első magyar fejlesztésű és készítésű fedélzeti elektronikai műszerek. Apáthy István vezetésével egy szovjet-csehszlovák kombinált mikrometeorit becsapódás érzékelőhöz fejlesztettek ki jelfeldolgozó elektronikát. A Prognoz-7 holdon felbocsátott napszél-detektor AEKI-ben készített fedélzeti adatfeldolgozó egységében alkalmaztak először mikroprocesszort az Interkozmosz történetében.

1970-80 között több lépcsőben laboratóriumi termolumineszcens dózismérő kiértékelő berendezést fejlesztettek ki a Sugárvédelmi Laboratóriumban. Ezen műszerekkel több alkalommal részt vettek az űrhajókon besugárzott dózismérők összehasonlító nemzetközi vizsgálatában. 1978-ban érzékeny, széles méréshatárú termolumineszcens búra-dózismérőt és fedélzeti mérésre alkalmas kisméretű, kompakt termolumineszcens dózismérő kiértékelőt fejlesztettek, a Pille volt az első, a fedélzeten kiolvasható doziméter (Fehér István, Csőke Antal, Szabó Péter Pál). Farkas Bertalan űrrepülése (1980. május 26 - június 3.) során, az űrutazás 2. és 6. napján kísérleteket végzett a Pillével. A készüléket 1984-ben Sally Ride, az első amerikai űrhajósnő is eredményesen alkalmazta a Challenger űrrepülőgép fedélzetén, ez volt az első magyar eszköz amerikai űrrepülőgépen. A készülék ipari változatát földi környezetellenőrzési célokra alkalmazzák, például a Paksi Atomerőműben.

Farkas Bertalan működtette az SZTKI-n Gyulai József vezetésével előkészített Eötvös (Ötvös) kísérletet is. A szilíciumnál jobb félvezető tulajdonságú és lézeranyagként is használatos nagytisztaságú galliumarzenid kristályok gyártástechnológiájának kidolgozásához azt vizsgálták, hogy a súlytalanság körülményei között el lehet-e érni, hogy a krómatomok egyenletesen oszoljanak el a kristályban. Indiumantimonid polikristályt is állítottak elő az űrállomás olvasztókemencéjében.

Az RMKI kutatói az 1970-es évek elején kapcsolódtak be az Interkozmosz-műholdakon és a szovjet bolygóközi szondákon végzett in situ mérések kiértékelésébe. Az első igen jelentős eredmény a napszél - Vénusz kölcsönhatással kapcsolatos. A Venyera-9, - 10, majd a Pioneer-Venus-Orbiter adatainak felhasználásával sikerült megmagyarázni a Vénusz éjszakai ionoszférájának kialakulását. (Gombosi Tamás volt az első, aki szovjet és amerikai mérési adatokhoz egyaránt hozzájuthatott.) A szoláris eredetű energikus töltött részecskék intenzitását mérő három űrszonda (Prognoz-6, Helios-1, -2) egyidejű mérésének felhasználásával a Nap koronájában történő részecsketerjedésre és ezáltal a korona szerkezetére, valamint az ott zajló fizikai folyamatokra kaptak új információkat.

A nyolcvanas évek elején indult a máig legnagyobb magyar űrfizikai vállalkozás, a részvétel a szovjet Vénusz - Halley (VEGA) programban. A csúcsidőszakban mintegy 400 fő dolgozott a programon a KFKI-ban Szabó Ferenc és Szegő Károly vezetésével (RMKI, AEKI, MSZKI, MSZI). 1986. március 6-án a VEGA-1 űrszonda 8890 km távolságban elrepült a Halley-üstökös mellett, a VEGA-2 március 9-én 8030 km-re közelítette meg az üstököst. A szondák műszereinek egyharmada Magyarországon, ennek jelentős hányada pedig a KFKI-ban készült. Az RMKI-ban tervezett és épített televíziós rendszer nem csak képeket közvetített az üstökösről, - a történelemben először kaptunk képeket egy üstökös magjáról -, hanem önállóan, földi utasítások nélkül megkereste és folyamatosan nyomon követte az üstökös magját, ráirányította a szondák mérőműszereit. Ez volt az űrkutatás történetében az első eset, amikor valósidejű képfeldolgozás alapján történt az autonóm vezérlés. Az RMKI-ban tervezték és építették a VEGA misszióhoz a TÜNDE töltött részecske detektort, a plazma tanulmányozására szolgáló másik detektor (PLAZMAG) építésének magyar résztvevői az AEKI és az RMKI munkatársai voltak. Az adatok alapján sikerült kidolgozni az üstökösmag háromdimenziós dinmamikus modelljét, új döntő felismerések születtek az üstököst körülvevő plazmáról. A VEGA misszió teljes siker volt. Az amerikai sajtó szerint az első szputnyik óta nem volt olyan szovjet űrvállalkozás, amely ennyire megragadta volna az amerikai emberek képzeletét. A New York Times írta: "A VEGA-misszió nem csupán technológiai sikert jelentett, hanem a tudományos kooperáció diadalát is, például a kamerák a magyar elektronika, a francia optika és a szovjet mechanika ötvözetei, s a talapzat, amin forognak, Csehszlovákiában készült." A Washington Post is kiemelte, hogy "a magyarok kiemelkedő szerepet játszottak az elektronikus adatgyűjtésben.” A Nature különszámot szentelt az első tudományos eredményeknek, a VEGA szondák eredményeiről 15 szakközleményt közöltek, ezek közül 6-ben voltak társszerzők a KFKI munkatársai (Apáthy István, Balázs András, Endrőczy Gábor, Erdős Géza, ifj. Erő János, Faragó Miklós, Gárdos Miklós, Gombosi Tamás, Kanyó Miklós, Kecskeméty Károly, Kondor András, ifj. Kovács Tibor, Kozma Gyula, Lohonyai László, Nyitrai Zoltán, Rényi István, Rusznyák Péter, Somogyi Antal, Szabó Ferenc, Szabó László, Szalai Sándor, Szegő Károly, Szemerey István, Szendrő Sándor, Szentpétery Imre, Szepesvári Attila, Tátrallyay Mária, T. Szűcs István, Varga András, Várhalmi László, Windberg József, Zsenei Márton).

1985-től dolgoztak az RMKI és az AEKI munkatársai a Phobos programon, amelynek célja a Mars térségének és a Mars Phobos nevű holdjának a tanulmányozása volt. Komoly szerepet vállaltak: magyar, szovjet, osztrák, NSZK, holland, ír és amerikai együttműködésben készült a részecskedetektor, a leszállóegység fedélzeti számítógépe szovjet-magyar együttműködésben. Ez volt az első kisméretű, hibatoleráns autonóm fedélzeti számítógép, a leszállási manőverre a szondák meghibásodása miatt nem kerülhetett sor. Az 1988. júliusban indított két szonda közül a Fobosz-2 értékes adatokat szolgáltatott a Mars plazmakörnyezetéről, a napszél adatokból arra következtettek, hogy a Marsnak van gyenge mágneses tere.

1988-ban indult meg a szovjet Marsz-94 program tervezése, az RMKI több plazmafizikai kísérletbe kapcsolódott be, fedélzeti számítógépet fejlesztettek a marsjáró roverhez. A programot többször módosították és halasztották, az 1996-ban fellőtt űrszondát nem sikerült pályára állítani és megsemmisült.

Az 1980-87 időszakban született tudományos publikációk közül 4 bekerült a Naprendszer témakörben legmagasabb idézettséggel rendelkező 7 publikáció közé.

A fotonkísérletektől a kvantumelektronikáig

Jánossy Lajos az ötvenes évek elején kezdte meg fizikai optikai kísérleteit, a fény kettős természetére vonatkozó ismert gondolatkísérletek megvalósítását. 1952-től Ádám Andrással és Varga Péterrel végezte a koincidencia-kísérleteket (első publikáció 1954-ben), 1955-től Náray Zsolttal az interferencia-kísérleteket (első publikáció 1957-ben). A máig gyakran idézett Jánossy-kísérletek bizonyították a fény kettős természetét. Ezekből a vizsgálatokból nőttek ki a későbbi fizikai optikai kutatások.

Az 1959-ben önállósult Fizikai-optikai Laboratóriumban négy téma kutatásával foglalkoztak: fényforrások fluktuációja, a fény koherenciaképessége, fény és anyag kölcsönhatása, optikai mérés- és műszertechnika. Kimutatták, hogy egy kettéosztott koherens nyalábban a fényintenzitás fluktuációi nem függetlenek egymástól, a koherens fénynyalábban fellépő intenzitásfluktuációk interferencia eredetűek, nem a fényforrás gázkisüléseinek fluktuációjából származnak (Farkas Győző, Jánossy Lajos, Náray Zsolt, Varga Péter). Az 1963-ban elkészült, a gerjesztett atomok élettartamának mérésére szolgáló berendezés a világon a második időanalizátorral működő élettartammérő volt. (Bakos József). Farkas Győző és Varga Péter új megoldást talált a fotoelektronsokszorozók sötétáramának csökkentésére, mágnesesen defókuszálták a katódból kilépő elektronokat. 1965-ben a deutérium színkép finomstruktúrájának kimérésével igazolták a Sommerfeld-Dirac elméletet, pontosították a Rydberg-állandó értékét (Csillag László).

1963. december 6-án a Fizikai-Optikai Laboratóriumban működni kezdett az első lézer Magyarországon, egy infravörös fényt sugárzó hélium-neon gázlézer. Az új korszakot megindító eredmény Bakos József, Csillag László, Kántor Károly és Varga Péter nevéhez fűződik. A továbbiakban felsorolt lézertípusok mindegyike a maga nemében az első volt Magyarországon. 1964-ben impulzusüzemű rubin alapanyagú szilárdtest lézert építettek (Farkas Győző, Náray Zsolt, Varga Péter). 1965-ben készült a látható vörös fényt sugárzó hélium-neon lézer (Bakos, Csillag, Kántor, Salamon Tamás), 1969-ben rendkívül rövid, pikoszekundumos impulzusokat hoztak létre (Kertész Iván), 1970-ben született a hélium-kadmium lézer (Csillag, Jánossy Mihály, Kántor, Rózsa Károly, Salamon), ezt követte 1972-ben a neodímium üveg YAG lézer (Czigány Imre, Kertész), 1974-ben a DFB festéklézer (Bakos, Füzessy Zoltán, Sörlei Zsuzsa, Szigeti János) és az üregeskatódú hélium-kripton lézer (Jánossy, Csillag, Rózsa, Salamon) valamint a hélium-réz katódporlasztásos üregeskatódú lézer (Csillag, Jánossy, Rózsa, Salamon), 1979-ben született a "halo" lézer (Horváth Zoltán), 1980-ban a 118 mikrométer hullámhosszú alkohol lézer (Bakos, Sörlei), 1981-ben a neodímium-foszfátüveg minilézer (Czigány, Kertész). 1983-ban az SZFKI és a moszkvai Lebegyev Intézet közös fejlesztőmunkával a világon egyedülálló, Q-kapcsolt neodímium-foszfátüveg lézert hozott létre (Kertész, Czigány). A fél megawattos teljesítményű lézer másodpercenként néhány impulzus leadására képes.

1967-ben készítették el Magyarországon első hologram-fényképet.

1974-ben Jánossy Mihály vezetésével a világon elsőként új típusú, üreges katódú folyamatosan sugárzó kék színű hélium-kripton ionlézert hoztak létre. Különleges geometriájú, ún. belső anódos, a korábbiaknál nagyobb feszültséggel működő üreges katódú kisülési csövet dolgoztak ki. A kisülési csövet különféle nemesgázokkal próbálták ki, számos új, addig nem ismert hullámhosszon sugárzó lézert fedeztek fel. A gázlézercsoport 1974-ben a világon elsőként hozott létre katódporlasztással működő üregeskatódú lézert. A katódporlasztás teszi lehetővé a lézer szobahőmérsékleten való működtetését, egyébként 1300 ° C hőmérsékleten kellene elpárologtatni a rezet.

1979-ben Horváth Zoltán a világon egyedülálló síkban sugárzó lézert hozott létre, a Glória (angolul Halo) lézer impulzus üzemmódban "fénykarikákat" bocsát ki. Neodímium-üveg lézer gerjesztéssel részlegesen fényvisszaverő belső falú festéklézert gerjesztettek, a hengerből kilépő lézersugár koherens fényt adott 360 fokos síkban.

A fény és anyag kölcsönhatását tanulmányozva Farkas Győző mutatta ki nagyteljesítményű rubinlézert alkalmazva 1967-ben elsőként a nemlineáris fotoeffektus létezését. A kísérletekkel extrém határesetben is nagy pontossággal igazolták a kvantumelektrodinamika érvényét. A többfotonos fotoionizációt a hetvenes évek elején Bakos József valósította meg először a Lebegyev Intézetben. Neodímium-üveg lézer nagyintenzitású fényének hatására a fotoeffektus küszöbe alatt jött léttre többfotonos szimultán ionizáció. Az intenzív lézerfény és az anyag kölcsönhatásának elméleti értelmezésében Bergou János és Varró Sándor eredményei emelkednek ki.

Szilárdtestfizikai kutatások

A kísérleti fizika többi ágához hasonlóan a szilárdtestfizikai kutatások is a szükséges eszközök megépítésével kezdődtek. Új, hagyományos és magfizikai vizsgálati módszereket honosítottak meg, közte a másutt tárgyalt Mössbauer-effektust, a magmágneses rezonancia (NMR) módszert és a neutronszórási vizsgálatokat. 1959-től dolgoztak az NMR technika szilárdtestfizikai vizsgálatokra való alkalmazásán, a szükséges eszközök megépítése után 1961-ben történtek az első vizsgálatok. (Tompa Kálmán, Tóth Ferenc). A szilárdtestfizikai célokra alkalmazott NMR és a neutronszórási technikák ma is csak a KFKI-ban léteznek az országban. Jelentős technológiai fejlesztéseket hajtottak végre, megoldották a vizsgálandó minták készítését, a minták minősítését. A hatvanas években, a hetvenes évek elején elsősorban híg ötvözetek vizsgálatával és a mágneses szerkezetek és fázisátalakulások kérdésével foglalkoztak. Az alapkutatások témaválasztásában, az alkalmazott kutatásokban a hazai ipar igényei is szerepet játszottak. 1964-ben kötötte meg a KFKI és a Csepel Vas- és Fémművek első együttműködési megállapodását, évtizedeken át érdemi, hosszútávra tekintő közös kutató-fejlesztő munka folyt. A legfontosabb területek: lágymágneses vasötvözetek, nagytisztaságú réz, fémüvegek vizsgálata.

Új kísérleti lehetőségek nyíltak meg az atomreaktor elkészültével, tanulmányozni lehetett a neutronok kiváltotta változásokat és új, neutronokra alapozott vizsgálati módszereket (neutronszórás) alkalmazhattak. A neutronos technikákkal atomi felbontásban vizsgálható a szilárdtestek szerkezete, az atomi folyamatok dinamikája. A neutronfizikai kutatásokat Pél Lénárd indította meg, majd Kroó Norbert, később Cser László vezette. A repülési idő típusú neutronspektrométerhez épült a RITA 100 csatornás analizátor, programvezérelt egykristály diffraktométer, pordiffraktométer, majd a Kurcsatov Atomenergia Intézettel közösen épített háromtengelyű neutronspektrométer szolgálta a kutatásokat. A neutronfizikai kísérletek elektronikájának létrehozásában Szlávik Ferenc játszott vezető szerepet.

Az első eredmények az anyagok mágneses szerkezetére vonatkozó kutatásokban születtek, új kísérleti tényeket tártak fel, amelyek fontosak az atomi és a mágneses rendeződés kapcsolatának megértéséhez. Új elméleti modellt dolgoztak ki a vas-alumínium ötvözetek mágneses anomáliáinak magyarázatára. Vas-ródium ötvözetekben vizsgálták az antiferromágneses - ferromágneses átalakulást, kimutatták, hogy a két fázis egyidejűleg létezik bizonyos hőmérséklettartományban. Tanulmányozták a rend-rendezetlen fázisátalakulás jellemzőit Cu3 Au ötvözetben. (Pál Lénárd, Nagy Elemér. Nagy Imre, Tóth József).

Vizsgálták a neutronsugárzásnak kitett anyagokban keletkező rácshibák és a mágneses tulajdonságok közti összefüggést, a rácshibák eloszlásának leírására statisztikus elmélet született. Híg ötvözetekben a szennyezés körüli töltés és spinsűrűség oszcillációk jellemzőit és azoknak a fizikai tulajdonságokra gyakorolt hatásait határozták meg és értelmezték Cu, Au és Fe alapú ötvözetekben, közöttük az átmeneti fém szennyezések anomáliáit (Kondo effektus). (Hargitai Csaba, Grüner György, Jánossy András, Kroó Norbert, Tompa Kálmán, Zawadowski Alfréd).

Mezei Ferenc 1972-ben új neutronfizikai mérőeljárást fedezett fel, a neutron spin-echo spektrometriát. A szilárdtestekben végbemenő folyamatok, a térbeli és időbeli változások neutronokkal egyidejűleg vizsgálhatók. A neutronszórási kísérletekben a mintára eső neutronnyaláb sebességének és irányának a megváltozását mérik, mérni kell a beeső és a kilépő nyaláb energiáját. Minél pontosabban állítják be a beeső nyaláb energiáját, annál kisebb lesz a nyaláb intenzitása. A spin-echo módszer egyetlen lépésben határozza meg a sebesség megváltozását. A gondolat megvalósíthatóságát Mezei Ferenc 1972-ben igazolta a KFKI-ban és a Laue-Langevin Intézetben (Grenoble) végzett kísérleteivel. A módszer érdemi vizsgálatokra csak nagy neutronáram esetén használható, ezért Grenoble-ban építették meg a spektrométert. A 10 - 100 angström, 0,1 - 20 nanosec tartományban nincs más vizsgálati módszer. Alkalmas óriásmolekulák, biológiai molekulák mozgásainak nyomonkövetésére, polimerfizikai vizsgálatokra, diffrakciós folyamatok, másodrendű fázisátalakulások vizsgálatára. Mezei 1986-ban elnyerte az igen rangos Hewlett-Packard Europhysics Díjat. A neutron spin-echo módszer felfedezését a legnagyobb hazai fizikai felfedezések közé sorolják.

A neutronspektroszkópiai kísérletekhez az SZFKI és az MSZI munkatársai viszonylag széles hullámhossztartományban működő, nagy áteresztőképességű neutronsebesség szelektort építettek, a forgótárcsás szerkezetben világszínvonalú műszaki konstrukciós megoldásokat valósítottak meg (Bán Tamásné, Cser László, Mezei Ferenc, Rosta László, Zsigmond György). Az első neutronmonokromátor berendezés a CEN Saclay spin-echo mérőberendezésben működik, később az amerikai National Bureau of Standards, továbbá francia, japán, német, portugál laboratóriumok számára készítettek összesen 17 neutronsebesség szelektort. 1989-ben francia - magyar közös vállalkozásban Saclay-ben épült spektrométer.

A hetvenes évek második felétől és a nyolcvanas években a kísérleti kutatások középpontjában a fémüvegek és a folyadékkristályok álltak. 1976. végére készültek el, alig néhány hónapos előkészítő munka után, az első fémüveg szalagok és korongok (Bakonyi Imre, Hargitai Csaba, Kádár Enikő, Konczos Géza, Lovas Antal, Takács János, Tompa Kálmán,). A Magyarországon elsőként megvalósított technológiával, gyorshűtéssel nióbium-nikkel és vas-bór szalagokat, elektrolitikus rétegleválasztással pedig nikkel-foszfor és kobalt-foszfor korongokat készítettek. Országos kutatási együttműködés alakult ki, számos módszert alkalmaztak a fémüvegek tanulmányozására. Kétféle speciális neutrondiffrakciós módszert alkalmazva kimutatták, hogy a fém-metalloid típusú fémüvegekben közeli rend lép fel. Feltárták, hogy a fémüvegek szerkezetét leíró modellekben a geometriai tényezők mellett a kémiai kölcsönhatásokat is figyelembe kell venni. Csepeli kutatókkal együtt mutatták ki, hogy összefüggés van az előállítás körülményei és az amorf ötvözet mágneses tulajdonságai között. A fémüvegek kedvező lágymágneses tulajdonságait hasznosítva a legigényesebb hangtechnikai minőségi követelményeket teljesítő hangfrekvenciás transzformátort készítettek (Lovas Antal és Szöllősy János). A KGST országokban ez volt az első kereskedelemben kapható, fémüveget tartalmazó termék.

A folyadékkristály kutatások egyik célja a meglevőknél lényegesen, ezerszer gyorsabban kapcsolható folyadékkristály kifejlesztése volt. Sikerült 60 mikrosec alatt kapcsoló, szobahőmérsékleten is alkalmazható cellát létrehozni. Az anyag jobb belső rendezettsége miatt jobb, kontrasztosabb képet ad. A fejlesztés során új fizikai jelenséget, elektromechanikai hatást figyeltek meg, a jelenség analóg a piezoelektromos jelenséggel, de nem azonos vele (Bata Lajos, Buka Ágnes, Éber Nándor, Jánossy István, Jákli Antal). Számos gyorshűtött folyadékkristályban "üvegfázist" állítottak elő, ebből a hőkezelés függvényében más és más, eddig ismeretlen fázisállapotok alakulnak ki. Új, nemlineáris optikai jelenséget mutattak ki: lézerfény elektomágneses terével orientálták át a folyadékkristály molekulákat. A folyadékkristályok színének hőmérséklet érzékenységét felhasználva kidolgozták a felületi hőmérséklet mérését, ez integrált áramkörök hibáinak kimutatására éppúgy alkalmazható, mint az emberi, állati bőrfelszín vizsgálatával elváltozások kimutatására.

Kiterjedt kísérleti és elméleti vizsgálatok folytak a mozgó töltéssűrűséghullámok dinamikájának tanulmányozására. A leglényegesebb kísérleti eredményeket jól leíró modellt dolgoztak ki. Elsőként szereztek kísérleti bizonyítékot a töltéssűrűséghullám fáziseloszlásának metastabil állapotára, feltárták a metastabil állapot több jellemzőjét, bizonyították a hullám polarizációját, nagy időtartományban megmérték a polarizáció relaxációját. (Grüner György, Jánossy András, Mihály László, Mihály György, Zawadowski Alfréd)

1986-ban az IBM zürichi laboratóriumában dolgozó kutatók áttörést értek el a magashőmérsékletű szupravezető anyagok előállításában, 25 kelvinen szupravezető anyagot fedeztek fel. 1987-ben Houstonban 92 kelvinen szupravezető anyagot találtak, a bejelentést követően nagyon rövid idővel az SZFKI kutatói is előállították az ittrium-bárium-rézoxid szupravezető kerámiát (Mihály László, Hutiray Gyula, Pekker Sándor, Kriza György). Újabb és újabb kerámia anyagok előállításával párhuzamosan hozzákezdtek az új anyagok sokirányú vizsgálathoz.

A hatvanas évek közepétől nemzetközileg kiemelkedő erős elméleti fizikai iskola alakult ki Zawadowski Alfréd körül. Elsősorban a kondenzált anyagok fizikájával foglalkoztak, kutatásaik szoros kapcsolatban álltak a kísérleti vizsgálatokkal, a megfigyelt jelenségek megértésére, értelmezésére törekedtek. Kifejlesztették és a kondenzált anyagok fizikájában alkalmazták a folytonos renormálási csoport módszert. Nagy részecskeszámú rendszerek alacsonyenergiás tulajdonságait értelmezték, a módszert alkalmazták a Kondo effektusra, egydimenziós elektronrendszerek tulajdonságait térképezték fel, kétállapotú és mezoszkópikus rendszerek tulajdonságait tanulmányozták (Menyhárd Nóra, Sólyom Jenő, Zawadowski Alfréd). Zawadowski adta meg a hagyományos szupravezetés különleges alagúteffektusának leírását. Tüttő Istvánnal a szuperfolyékony hélium elemi gerjesztéseit vizsgálta, kimutatták a két roton kötött állapotot, tanulmányozták ennek következményeit. Virosztek Attila a magashőmérsékletű szupravezetés értelmezésére dolgozott ki új modellt. A töltéssűrűség és spinsűrűség hullámokkal foglalkozó kísérleti munkához kapcsolódva Tüttő, Virosztek és Zawadowski a deformálás dinamikáját elemezte. Kollár János különböző fémek és ötvözetek dinamikai és mágneses tulajdonságait számította koherens fázis megközelítésben. Fazekas Patrik a Kondo effektus és a mágnesség elméletéhez adott értékes hozzájárulást.

 

Plazmafizika

A hetvenes évek első felében a mainál lényegesen kedvezőbben, viszonylag közelinek ítélték meg a szabályozott termonukleáris fúziós reaktorok létrehozását. Az ígéretes új energiatermelési mód kutatás-fejlesztési előkészületeibe való bekapcsolódás érdekében épült meg a tokamak kísérleti berendezés. 1979. június 12-én avatták az MT-1 tokamakot. A berendezés fő részeit a moszkvai Kurcsatov Atomenergia Intézet és a leningrádi Jefremov Intézet készítette. A tokamakban az indításkor 2,5 msec élettartamú hidrogénplazmát sikerült létrehozni 18 kA plazmaáram mellett. A tokamakon plazmadiagnosztikai vizsgálatokhoz kezdtek lágy-röntgen spektroszkópiával, lézeres módszerekkel és semleges nyaláb technikával. (A tokamak többszöri modernizálással 1998-ig szolgálta a plazmafizikai kutatásokat, ezután lebontották.)

A nagyteljesítményű lézerimpulzus által keltett plazma visszahat a lézernyalábra, az áthaladó nyalábot a plazma fókuszálja. Bakos József és munkatársai az önfókuszálást tanulmányozva bebizonyították, hogy az önfókuszálás nagyon alacsony teljesítménysűrűségnél is fellép és a plazma fűtése hozza létre. Ionimplantációs modellkísérletekkel tanulmányozták a reaktor falában a sugárterhelés hatására fellépő károsodásokat, a kísérleti eredmények értelmezésére kidolgozott modell képes a fellépő árkosodás jellemző hullámhosszának megjóslására (Pászti Ferenc).

Reaktorfizikai kutatások

A hatvanas évek elejétől három évtizeden át összehangolt elméleti és kísérleti reaktorfizikai kutatások folytak. A reaktorfizikai számítási modellek alapvető adatokból (geometriai méretek, anyagi összetétel, magfizikai folyamatok hatáskeresztmetszetei) kiindulva elméleti összefüggések, alapegyenletek alkalmas közelítéseinek numerikus megoldásával adják meg a fizikai mennyiségeket. Az elméleti reaktorfizikai modellek alapján gyakorlatilag is alkalmazható számítógépi programok születtek. A nagyvolumenű reaktorfizikai számítások igényei mindenkor az intézeti nagyszámítógép lehetőségeinek felső határát közelítették. A számítások eredményeit vagy matematikai statisztikai módszerekkel vetették össze a mérési adatokkal vagy olyan számításokat végeztek, amelyek közvetlenül az ismert kísérleti rendszerre vonatkoztak. Erre kitűnő lehetőséget adtak a sorozatban épített zéróteljesítményű kritikus rendszerek A számítások igényeit figyelembe vették a mérési programok kialakításánál. A kutatások Szabó Ferenc, Gyimesi Zoltán, Szatmáry Zoltán irányításával folytak, a meghatározó egyéniségek: Gácsi Lajos, Gadó János, Keresztúri András, Lux Iván, Makai Mihály, Túri László, Valkó János, Vértes Péter, Vidovszky István.

A kutatóreaktor megmaradt fűtőelemeiből állították össze 1959-ben az SR-1 szubkritikus rendszert, amelyet az évek során a ZR kritikus rendszerek sora követett. Az SR-1-nél a kritikus tömeg és a fluxuseloszlások meghatározását szolgáló kísérleteket végeztek. Az itt kapott eredményeknek fontos szerepük volt abban, hgy később a kritikus rendszereken balesetmentesen tudtak többszáz kritikussági kísérletet elvégezni. Az SR-1 rendszeren végzett mérésekkel ellenőrizték Pál Lénárdnak a hasadási neutronszám ingadozását leíró átfogó stochasztikus elméletét, a mérések igazolták a Pál-Bell egyenlet helyességét. Később a neutronszám ingadozás (neutronzaj) mérését fontos reaktordiagnosztikai módszerré fejlesztették. A kifejlesztett módszert, illetve az azon alapuló diagnosztikai rendszert a paksi atomerőműben és más atomerőművekben is használják.

1960. októberben helyezték üzembe a ZR-1 kritikus rendszert. A vízmoderátorú kritikus rendszerhez saját készítésű fűtőelemeket is felhasználtak. A ZR-1 volt az első hazai tervezésű és építésű zéróteljesítményű reaktor. Kidolgozták a reaktorok dinamikai viselkedését jellemző alapparaméterek mérésének módszertanát.

1962. végétől 1965. őszéig működött a ZR-2 zéróteljesítményű reaktor, ekkor fűtőelemeit átadták a kutatóreaktornak. A ZR-2 az előző reaktor továbbfejlesztett, jobb kísérleti lehetőségeket biztosító változata volt.

A ZR-3 kritikus rendszeren kísérletezték ki a kutatóreaktor rekonstrukciójának lehetséges változatait, keresték meg az optimális megoldásokat. A rekonstrukció során megnőtt a hasadóanyag dúsítása, víz helyett berillium lett a reflektor, megváltozott a fűtőelem mérete. A kritikus rendszeren 20 zónavariánst vizsgáltak meg. A zérókísérlet biztosította, hogy a hasonló felépítésű VVRSZ-M típusú reaktorok közül a KFKI reaktora a leggazdaságosabb neutronforrás.

1966-ban a BNV-n a KFKI kiállítás szenzációja a működő ZR-4 zéróreaktor volt, amely sugárforrásul szolgált aktivációs analitikai vizsgálatokhoz. A bemutató után a reaktor a reaktorfizikai modellek kísérleti ellenőrzésére és reaktorkinetikai vizsgálatokra szolgált. Az itteni biztonságvédelmi, reteszelő és működtető rendszerrel szerzett tapaszatalokat felhasználva épült a BME atomreaktor és a ZR-6 rendszer irányító rendszere.

A ZR-5 kritikus rendszeren végezték el a Budapesti Műszaki Egyetem atomraktorának nukleáris tervezéséhez szükséges kísérleteket. Több zónakonfiguráció vizsgálata után döntöttek a végleges elrendezésről. Bebizonyosodott, hogy a KFKI számítási modelljének eredményeit elegendő kisszámú, speciálisan kiválasztott és nagy pontossággal elvégzett mérés útján ellenőrizni és a legtöbb probléma eldöntése a számított eredmények alapján biztonságosan megengedhető.

Hét KGST ország 1971-ben Ideiglenes Nemzetközi Kutató Kollektíva alapításáról döntött, a kollektíva a KFKI-ban dolgozik, itt építik fel a ZR-6 modellrektort. A kollektíva feladata, hogy pontos reaktorfizikai adatokat ("benchmark") szolgáltasson az erőművi VVER reaktorok tervezéséhez és üzemeltetéséhez és segítsen a VVER- 1000 reaktorra jellemző jelenségek megértésében. 1972. november 28-án volt az első kritikussági kísérlet. 1990. november 27-én a ZR-6 kritikus rendszer tudományos tanácsa befejezettnek nyilvánította a programot, a reaktort 1991-ben leszerelték. 1972. és 1990. között 335 különböző zónakonfiguráción kb. 8000 nukleáris üzemórán keresztül 15 féle méréstípuson közel 60 külföldi és magyar kutató dolgozott a reaktoron. Az elvégzett munkáról mintegy 500 belső riport készült. Az összesített adatok öt kötetben jelentek meg angol és orosz nyelven.

Az eredmények fontos részét képezik az együttműködésben résztvevő intézetek tudásbázisának, a mérési eredményeket felhasználták a VVER-1000 reaktorok nukleáris tervezése során, a publikált adatbázist energetikai világcégek (Siemens, CEA, Westinghouse) reaktorfizikai számítások érvényességének ellenőrzésére használják, az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumában készül a reaktorfizikai számítások standard ellenőrzési bázisa, ennek részei a ZR-6 adatok is. A Paksi Atomerőműben a sűrített rácsosztású kiégett fűtőelemtároló szubkritikussági tervezésénél a ZR-6 méréseket és a ZR-6-on kipróbált számítási modelleket használták, a reaktorzóna tervezésére használt reaktorfizikai modell ellenőrzésének egyik alapja a ZR-6 méréssorozat adatbázisa, az erőmű biztonságos üzemvitelét nagyban javító VERONA zónamonitorozó rendszert szintén a ZR-6 adatbázist felhasználva ellenőrizték.

Az 1987-90-ben kidolgozott KARATE számítógépi programrendszer az 1000 megawattos erőművi reaktorok modellszámításait szolgálja, egyesíti a neutronfizikai és a termohidraulikai modelleket. A programrendszerrel számíthatók a névleges működési feltételek, a kiégés, a xenon és szamárium tranziensek és bizonyos baleseti feltételek is. Módosított változata a 440 MW-os blokkok számítására alkalmas.

Termohidraulikai kutatások

Az 1960-as évek elején kiterjedt elméleti és kísérleti vizsgálatok folytak szerves moderátorú és hűtőközegű reaktorok építésének előkészítésére. A Kémiai Főosztályon szerves moderátor anyagokat vizsgáltak, alkil-difenil származékokat és deuterizált difenileket állítottak elő. A korábban javasolt anyagokkal szemben kimutatták a difenil - difenilmetán eutektikus elegy kedvezőbb sajátosságait (Kiss István, Kósa Somogyi István, Roder Magda, Szabó Elekné). A szóbajöhető szerves vegyületek reaktorviszonyok közti viselkedésének tanulmányozására zónahurkot építettek a kutatóreaktorba.

A zéróreaktorhoz hasonló feladatra szolgálnak a termohidraulikai kísérleti berendezések. Adatokat szolgáltatnak a termohidraulikai számítások érvényességének az ellenőrzéséhezés és segítik a különböző üzemzavari állapotok részleteinek a felderítését. A mai értelemben vett termodidraulikai kutatások 1970-ben kezdődtek. 1975-re készült el az NVH (Nagynyomású Vízhűtéses Hurok) termohidraulikai kísérleti berendezés, amely a VVER-440 és a VVER-1000 típusú atomerőművi reaktorokban lejátszódó hőátadási és hidrodinamikai folyamatok vizsgálatára szolgál. Az NVH infrastruktúráját felhasználva unikális eszközt hoztak létre a hűtőközeg keveredés vizsgálatára VVER-440 típusú fűtőelem-köteg modellen, meghatározták a fűtőelem csatornák közötti keresztáramlás mértékét.

Az MTA és a Szovjetunió Állami Atomenergia Bizottsága közötti, 1979-ben aláírt egyezmény keretében az NVH berendezésein kritikus hőfluxus vizsgálatokat végeztek a VVER-1000 típusú zónákra vonatkozóan. A kísérleti rendszer üzemi paraméterei megegyeznek a fejlesztés alatt álló 1000 MW-os reaktor jellemzőivel. A nyolc évre tervezett program során arra kaptak választ, hogy reális fűtőelem-köteg geometriák esetén megfelelő-e a típusra alkalmazott kritikus hőfluxus korreláció. A tudományos és hatósági engedélyezés szempontból is fontos válasz igen volt.

1985. óta működik a Paksi Modell Kísérlet (PMK) kísérleti berendezés, a Paksi Atomerőmű primerkörének termohidraulikai modellje. Ez az első eszköz a működő VVER típusú atomerőművek tanulmányozására, az eszközzel a kis- és közepes folyások, a természetes cirkuláció és az üzemzavari tranziens jelenségek jelentős köre vizsgálható. A VVER típusra ezek az adatokat eddig nem vizsgálták, a nyugati kísérleti eredmények a típuseltérések miatt nem használható fel közvetlenül. A nyert adatok a fizikai folyamatok megértését, a számítógépi programok kísérleti ellenőrzését, az erőművi üzemviteli szabályzat kidolgozását és az operátorképzést szolgálják.

A számítógépi kódokat, programrendszereket kísérletekkel ellenőrzik. Eredményesen vettek részt a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség kód-validációs gyakorlatain, hűtőközeg elvesztéses üzemzavari állapotokat modelleztek a PMK berendezésen. Az adatbázis bővítésére más kísérleteket is végeztek. A termohidraulikai kutatásokban Szabados László, Maróti László, Tóth Iván, Vigassy József játszott vezető szerepet.

Kémiai kutatások

Berei Klára és Vasáros László a magreakciókban keletkező, nagy kinetikus energiájú, "forró" atomok kémiájának területén elért eredmények alapján addig ismeretlen szerves asztácium vegyületeket szintetizáltak, majd kromatográfiás módszerekkel azonosították őket és határozták meg tulajdonságaikat.

Egymástól csak stabilis izotópösszetételükben különböző vegyületek termodinamikai és spektroszkópiai tulajdonságait vizsgálva fontos megállapításokat tettek tiszta folyadékok és oldatok szerkezetével kapcsolatosan. A kondenzált fázisú izotópeffektus kutatások keretében kísérletileg meghatározzák az izotóphelyettesítés által előidézett változásokat, ezekből következtetnek az intermolekuláris kölcsönhatások és a kondenzált fázis szerkezete közötti összefüggésekre. (Jancsó Gábor, Jákli György, Kiss István)

Matus Lajos és Opauszky István tömegspektrometriás és ionsugaras módszerekkel egy sor gázfázisú reakció sebességi viszonyait határozta meg, felderítették az elemi ütközések részletes atomi mechanizmusát is.

Nyikos Lajos, Pajkossy Tamás és Schiller Róbert fémek és vizes oldatok határrétegeinek elektrokémiai vizsgálata során kimutatta a fémfelszín fraktális geometriájának a transzportfolyamatok kinetikájában játszott szerepét. Az elektrokémiai kinetika alapkutatási eredménye az atomreaktorok korróziós problémáihoz és a napenergia konverziójához kapcsolódik.

Schiller Róbert szabadon mozgó, ún. felesleg-elektronok transzport tulajdonságait értelmezte az anyagok dielektromos tulajdonságai és statisztikus mechanikai viselkedése alapján. Nagy Gáborral és Vértes Ákossal az atomi hidrogén interkalációját és transzport tulajdonságait mérték és értelmezték fém-oxidokban.

Elektronikai kutatás-fejlesztés

A gyakran használatos műszerek, egységek (számlálók, erősítők, diszkriminátorok stb.) fejlesztése közben hamar megszületett a felismerés, hogy érdemes azonos mechanikai és elektronikus fellépítésű, egységes elvek alapján működő műszercsaládokat kialakítani. Az első, un. "subrack" rendszer elektroncsöves felépítésű volt, fejlesztése 1964-ben zárult le, a Bába Miklós vezetésével kifejlesztett mintegy 40 egységet a Gamma Optikai Művek vette át gyártásra. Elsősorban a gamma-spektroszkópiában szükséges egységekből állították össze a Szabó László vezetésével kifejlesztett "modulrendszerű nukleáris műszercsaládot”. 1958-tól egy évtized alatt 30 különféle tranzisztoros, majd integrált áramkörökre alapozott modult dolgoztak ki, a modulokból mintegy 1500 darabot gyártották le. A harmadik műszercsalád a "nukleáris ipari műszercsalád" (NIM), a Pellionisz Péter és Pallagi Dezső vezetésével kifejlesztett rendszer a hetvenes évek végén 60 modulból állt. NIM egységekkel műszerezték fel a csillebérci kutatóreaktort, a BME tanreaktorát és egy finn kutatóreaktort. A műszercsaládot a Gamma Optikai Művek átvette gyártásra.

A számítógépek megjelenése lehetővé tette a laboratóriumi vagy ipari mérési adatok közvetlen feldolgozását, és megfordítva, a mérések, az ipari folyamatok számítógépes vezérlését. 1978-ban BNV nagydíjat kapott a programozható modulcsalád, az intelligens CAMAC rendszer. A TPA gépek újabb és újabb típusainak megjelenésével párhuzamosan rendre megoldották az új számítógéptípus és a CAMAC rendszer összeilleszthetőségét. 1987-ben készült el az IBM PC és a CAMAC rendszer összhangját biztosító illesztő kártya. Összesen mintegy 160 különböző CAMAC modult fejlesztettek ki és alkalmaztak Almási Lajos, Biri János, Somlai László és Szabó László vezetésével. A KFKI Európában elsőként készített ipari környezetben alkalmazható CAMAC modulokat.

Sokféle méréstípusnál visszatérő feladat az elektronikus jelek nagyság (amplitudó) szerinti szétválogatása, a jelek eloszlásának rögzítése. Ezt a feladatot végzik el a sokcsatornás analizátorok.. A sokcsatornás analizátor csatornáinak a száma arra utal, hogy a a konverter az adott méréstartományban hányféle nagyságú jelet képes megkülönböztetni, milyen finom felbontásra képes. Az újabb és újabb analizátorok A/D konvertereinek fejlesztésében Biri János szerepe volt meghatározó. A sokcsatornás analizátor közvetlen elődje az egycsatornás megoldás, 1955-ben Ember György ill. Szabó László építette az első példányokat. 1957-58-ban Zsdánszky Kálmán és Lukács József 20 csatornás analizátort készített. 1959-ben kezdett működni az első, később széles körben alkalmazott típus, a 128 csatornás, elektroncsöves, ferritmemóriás amplitudóanalizátor, amelynek megalkotásában Baránszky J. Imrének és Sándory Mihálynak volt fontos szerepe. A típus sorozatgyártása 1961-ben indult meg a KFKI-ban. Ezzel párhuzamosan Lukács József és Iványi Gyula már a japán tranzisztorokra alapozott következő generációs típus fejlesztésén dolgozott, 1964. végén működött az első 256 csatornás tranzisztoros analizátor. 1965-től gyártották a 256/512 csatornás ún. A modelt, a később gyártásba vett B modell 256/512 csatornás volt. A KGST-ben Magyaroszágé lett az analizátor fejlesztési és gyártási profil. A KFKI 1969-ben az analizátor gyártási jogát átadta az Elektronikus Mérőkészülékek Gyárának.

Az analizátorok logikai funkcióinak rendszertechnikai elemzése alapján Sándory Mihály dolgozta ki az osztott egységekből felépülő 4096 csatornás analizátor koncepcióját. Ezekre a nagy analizátorrendszerekre alapozva alakítottak ki a nagyberendezések mellett több fizikai mérőközpontot (pl. az atomreaktor és a gyorsító melletti mérésekhez), ahol a mérési feladatnak megfelelően építették fel részegységekből a rendszert. Az ekkor kifejlesztett új mérőegységek idő- és mátrix méréseket is lehetővé tettek. Az adott célra létrehozott mérőközpontok keltették fel az igényt a számítógépek iránt, a fix huzalozás helyett az összehasonlíthatatlanul nagyobb rugalmasságot biztosító programvezérlésre lenne szükség. Ekkor jelent meg a külföldi piacokon a Digital Equipment Corporation PDP-8 számítógépe. A KFKI-ban hozzákezdtek a PDP-vel csak utasításrendszerében kompatibilis, de saját fejlesztésű áramkörökre épülő számítógép megalkotásához. 1968-ra készült el az első "Tárolt Programú Analizátor" (vagy Adatfeldolgozó), vagyis az első TPA-1001 típusú számítógép.

Az integrált áramkörökből épített sokcsatornás analizátor alaptípusa az ICA-70 a hetvenes évek elején készült el Blasovszky Miklós vezetésével, 1980-ban már a 200. példányt szerelték össze a kísérleti üzemben. Ez a típus már a számítógépkorszak szülötte, az analizátor számítógéphez illeszthető, ezért elődeinél rugalmasabban használható fel. A személyi számítógépek megjelenése után Somlai László és Nemes Tibor fejlesztette ki a PC-hez illeszthető analizátorkártyát, amelyet napjainkban is gyártanak.

Számítógépek fejlesztése

A KFKI-ban tervezett és épített első számítógép a TPA-1001 12 bit szóhosszúságú, 4k szó operatív tárolóval rendelkező tranzisztoros, második generációs kisszámítógép volt. A számítógép építés logikus lépés volt a sokcsatornás analizátorok fejlesztésének, építésének folytatásaként. Az amerikai Digital Equipment Corporation (DEC) laboratóriumi célokra kitűnően alkalmazható, közvetlenül a mérésekhez is illeszthető kisszámítógépe, a PDP-8 1965-ben jelent meg a piacon, Magyarország azonban e gépeket az embargós megszorítások miatt nem importálhatta. A hazai fejlesztők olyan hardvert terveztek, hogy az végrehajtsa a DEC által kiadott kézikönyben leírt funkciójú utasításokat, az áramkörök Toshiba tranzisztor alkatrészbázison készültek. Az első számítógép a Tárolt Programú Analizátor (vagy Adatfeldolgozó) nevet kapta, mert a hivatalos szervek nem a KFKI feladatának szánták a számítógépépítést. A kisszámítógép sikert aratott, megindult a sorozatgyártása a KFKI-ban. Ezzel párhuzamosan hozzákezdtek a következő generációs gépcsalád fejlesztéséhez. A PDP-8 kompatibilis, 12 bit szóhosszal dolgozó TPA család újabb és újabb tagjainak a fejlesztése a nyolcvanas évek elejéig tartott. A második generációs TPA család kifejlesztése, gyártásba való bevezetése elsősorban Bánki Ferenc, Binder Gyula, Bogdány János, Iványi Gyula, Lukács József, Nyitrai Zoltán és Sándory Mihály nevéhez fűződik. Külön ki kell emelni Sándory Mihály nevét, akinek vezetőként kulcsszerepe volt a program megindításában és végrehajtásában.

A hetvenes évek elején az Egyesült Államokban megjelent a piacon a Data General és a Hewlett-Packard 16 bit szóhosszúságú gépe. A KFKI-ban 1974-re készült el az első 16 bites gép, a TPA-70, ez a gép saját hardver és szoftver konstrukció volt.A korszerű, rugalmas architektúrájú gépet bevizsgálta az amerikai nagy számítógépgyártó cég, a Control Data Corporation és igen jó bizonyítványt állított ki róla. (Bogdány János, Iványi Gyula, Kántor Judit, Reé Örs, Szabó Zsolt)

A DEC 16 bites új sorozatú gépe, a nagyon sikeres PDP-11/40 a hetvenes évek elején került piacra. A TPA-11 család első tagja, a TPA-11/40 a PDP gép pontos másolása volt, a további típusok már részben saját fejlesztésűek voltak. A TPA-11/440 egy hosszabb távú architektúra kutatás-fejlesztési program eredményeként született meg, 1984-ben nagydíjat nyert a BNV-n, a megamini gép elsősorban a többfelhasználós környezetben jelentett lényeges előrelépést a korábbi kisgépekhez képest (Lőrincze Géza).

A DEC 32 bites VAX és MikroVAX gépeinek a TPA másolatai is elkészültek, majd saját fejlesztéssel növelték meg a gép sebességét.

A KFKI számítástechnikával foglalkozó szakemberei Szlankó János vezetésével a nyolcvanas évek közepétől egyre inkább a szoftverfejlesztés, az alkalmazások, a rendszerintegráció felé fordultak. Így amikor 1989-ben az embargó megszüntével a magyar piacon is megjelentek az eredeti DEC gépek, a DEC 1990-ben közös vállalatot alapított a KFKI-val és a DEC követő fejlesztés és gyártás leállt, megalakult a KFKI Számítástechnikai Rt, amely az informatikai szolgáltatások terén ma az ország egyik vezető vállalata.

Egyedi műszerek, berendezések

Négy évtized alatt nagyszámú egyedi berendezés épült. A nagyobbakat a berendezést felhasználó tudományos témák bemutatásánál szerepeltettük. Az alábbi néhány példa csak a sokszínűség további illusztrálását célozza.

1963-ban Fóti Ernő vezetésével készült az első hazai elektronsugaras hegesztő berendezés prototípusa, később kidolgozták az ipari célokra alkalmas változatot is.

Az MSZI orvosokkal együttműködve kórházi-klinikai felhasználásra alkalmas automatikus számítógépes EKG diagnosztikai rendszert hozott létre a hetvenes évek végén, a berendezés továbbfejlesztett változata 1985-ben nagydíjat nyert a Budapesti Nemzetközi Vásáron. A Szlávik Ferenc vezetésével megalkotott rendszert a Medicor átvette gyártásra. A Cardiplot számítógépes rendszer a testfelszín elektromos feltérképezésére szolgál, az első rendszer a nyolcvanas évek elejétől az Országos Kardiológiai Intézetben működött. Újdonság a rendszerben használt lényegkiemelési eljárás. A felületi térképezési rendszert folyamatosan továbbfejlesztették. (Kozmann György) A SATELLITA klinikai kémiai analizátor vér- és vizeletminták sokparaméteres automatizált analízisére szolgál, a KGST mintarendszernek fogadta el, több hazai kórházban telepítették (Szőke József).

Az SZFKI-ban a több évtizedes mágneses kutatási tapasztalatokra alapozva ipari feladatokra használható mérőberendezéseket fejlesztettek ki. A fémek roncsolásmentes anyagvizsgálatát szolgáló műszerek a mágneses jellemzők és az örvényáramok mérése alapján lehetőséget adnak az alapanyagok azonosítására, hőkezelések ellenőrzésére, keménység, bevonatok és rétegvastagság mérésére, a mikrostruktúra ellenőrzésére, mechanikai feszültségek mérésére, a fáradás vizsgálatára, rejtett hibák, zárványok kimutatására. A Tóth Ferenc vezetésével kifejlesztett célberendezéseket maghatározott feladatkörre optimalizálták.

A részecskefizikai kísérletekben használatos sokszálas proprocionális kamrákhoz és hasonló detektorokhoz a szálak feszességének mérésére alkalmas berendezést fejlesztettek ki 1977-ben az RMKI-ban. A készülék világviszonylatban újdonság, a dubnai EAI-nak szállított berendezéseken kívül a genfi CERN kutatóközpont és a Saclay-i részecskefizikai intézet is rendelt a készülékből.

A hetvenes években kifejlesztett 200 csatornás sztochasztikus analizátor készülékcsalád sztochasztikus jelekből származtat diagnosztikai információkat, a Pellionisz Péter vezetésével kifejlesztett moduláris felépítésű mérőrendszer korreláció függvényeket, Fourier-spektrumokat, amplitudóeloszlásokat ad meg.

Arató András és Vaspöri Teréz vakok számára fejlesztette ki 1984-ben a Brailab beszélő számítógépet. A Lukács testvérek által kifejlesztett Homelab-3 számítógépre alapozták a kötetlen szótáras rendszerrel működő gépet. Az RMKI-ban a Magyar Honvédség repülőszakembereivel együttműködve elektronikus fedélzeti adatrögzítő és számítógépes kiértékelő rendszert dolgoztak ki 1989-ben vadászrepülőgépekhez és helikopterekhez (SZIROM rendszer). A szabadalmakat megvásárolta a Szovjetunió, az eszközt rendszeresítették a Magyar Néphadseregben.