Kvantumfizikai mikrovilág: a sejtektől a csillagokig, az elemi részecskéktől a rákterápiáig – Itt vannak „A kvantumok világa” ismeretterjesztő előadás-sorozat újabb videói

Alapításának 200. évfordulóját többek között egy másfél éven át tartó programsorozattal ünnepli a Magyar Tudományos Akadémia. A Sokszínű tudomány című rendezvénysorozat keretében bemutatkozik többek között az MTA 11 tudományos osztálya: egy-egy hónapon át bemutatják a nagyközönségnek két évszázados tevékenységüket és napjainkban végzett munkájukat. A programsorozat első, a határon túli magyar tudományos műhelyek májusi ünnepi hónapja után először a Nyelv- és Irodalomtudományok Osztálya tartotta meg ünnepi rendezvényeit 2025 júniusában, amit szeptemberben a Fizikai Tudományok Osztálya követ. (Az Akadémia osztályainak ünnepi menetrendje cikkünk végén található.)

2025-ben nem csak az Akadémia ünnepli 200 éves fennállását – ugyanebben az évben ünnepli az emberiség a kvantumelmélet 100. születésnapját is. Ez az egykor ezoterikusnak, a mindennapoktól távolinak tűnő tudományág az elmúlt évszázadban átalakította a világot. Nemcsak a természettudományokban, azon belül a fizikában hozott szemléleti forradalmat, és nyitott meg számos gyökeresen új kutatási irányt, hanem a ráépülő modern technológia behatolt a mindennapi életbe is. A 200 éves Magyar Tudományos Akadémia Fizikai Tudományok Osztálya a kettős évfordulót megünneplendő A kvantumok világa című előadás-sorozattal mutatja be a kvantumelmélet alapfogalmait, a köznapi szemlélet számára nehezen elfogadható, különös gondolatvilágát, a kvantumfizikára épülő új tudományágakat, valamint a kvantumelmélet eredményeit gyakorlati alkalmazásokra váltó modern technológiákat. A jubileumi előadás-sorozat szeptember 3-án vette kezdetét, az első négy előadásról készült videókat ebben a cikkünkben találják.

Mit keres a kvantumfizika az orvostudományban?

A kvantumelmélet egyik fontos gyakorlati alkalmazását jelentik a diagnosztikában és a gyógyításban használt nukleáris és sugárzásokon alapuló eljárások. Ezekkel kapcsolatban sok érdekes kérdés merül fel. Mely képalkotó eszközök használnak ionizáló sugárzást, és melyeknek nincs hatásuk az emberi szervezetre? Hogyan lehet egy radioaktív izotópot egyszerre használni képalkotásra és terápiára? Mit vág a CyberKnife és a gamma-kés? Mi történik, ha eltalál bennünket egy foton? És ha egy proton? A radioaktív izotópokat végleg bent lehet hagyni az emberi testben? Fröhlich Georgina, az Országos Onkológiai Intézet fizikusa a fizika és az orvostudomány határterületeire kalauzolta el szeptember 10-i előadásában az érdeklődőket.

Fröhlich Georgina (a képre kattintva galéria nyílik!) Fotó: Szigeti Tamás / MTA

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem és a Semmelweis Egyetem oktatójának fő szakterülete a brachyterápiás fizika és a kombinált sugárkezelések biológiai dózisösszegzése. Számos nemzetközi munkacsoport tagja, emellett színes ismeretterjesztő tevékenységet folytat, és van egy, a sugárterápiára kerülő gyermekeket pszichésen támogató programja is. Alább megtekinthető előadása betekintést nyújt egy olyan kevéssé ismert szakterületbe, ahol a napi gyógyító munkában jelentős részt vállalnak a fizikusok is. Mint Fröhlich Georgina előadásából is kiderül, az orvosi fizika a különböző képalkotó technikáktól kezdve az ionizáló sugárzást használó terápiás megoldásokig sok mindent magába foglal, így többek között szó esik a legizgalmasabb sugárterápiás technikákról, a lineáris gyorsítóval végzett külső sugárkezelésről és a radioaktív izotóp emberi testbe juttatásával történő brachyterápiáról is.

Az előadás teljes felvétele az alábbiakban tekinthető meg:

A kvarkoktól a csillagokig

Honnan tudjuk, hogy az atomok tömegének nagy része a parányi atommagba tömörül? Milyen részecskék alkotják az atommagot, és milyen erők tartják össze őket? Milyen még kisebb, még elemibb alkotórészekből épülnek fel az atommagot alkotó nukleonok? Léteznek-e az univerzumban városméretű atommagok? Csanád Máté részecske- és magfizikus, az MTA doktora az előadás-sorozat ötödik részében ilyen és ehhez hasonló kérdésekre adott választ ugyancsak szeptember 10-én.

Csanád Máté (a képre kattintva galéria nyílik!) Fotó: Szigeti Tamás / MTA

Az atommag létét a 20. század elején ismerte fel az emberiség, és hamarosan kiderült, hogy szerkezetének megmagyarázásához egy új részecskére (a neutronra) és egy új kölcsönhatásra (a magerőre) is szükség van. Mindennek megértése és kiaknázása sorsdöntő fejleményekkel járt a 20. században, főként a maghasadás felhasználása terén. A 21. században immár a magfúzió gyakorlati megvalósításán a sor. Időközben az is kiderült, hogy az ősrobbanás utáni első milliomod másodpercben egyfajta olvadt maganyag töltötte ki a világegyetemet. A nagyenergiás atommag-ütközésekben keletkező anyag téridőbeli leírásával, illetve ennek femtoszkópiai módszerekkel történő vizsgálatával foglalkozó Csanád Máté előadásában áttekintette mindezeket a kérdéseket, a magfizika hétköznapi, csillagászati és kozmológiai jelentőségére is kitérve.

Az előadás teljes felvétele az alábbiakban tekinthető meg:

Kvantumok között – Utazás az elemi részecskék különleges világába

Az előadás-sorozat hatodik előadója Pásztor Gabriella részecskefizikus, az MTA–ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport vezetője volt. Az ELTE Atomfizikai Tanszék oktatója és tanszékvezetője a részecskefizika standard modelljén túlmutató jelenségeket kutatja, a világegyetem működésére vonatkozó nyitott kérdésekre keresi a választ. Pásztor Gabriella a CERN Nagy Hadronütköztetőjénél működő CMS együttműködés vezető testületének tagja, és projektmenedzserként irányítja a BRIL rendszerhez kapcsolódó modern mérőberendezések fejlesztését. Részt vett a Higgs-bozon felfedezésében az ATLAS kísérletben és az OPAL együttműködés fizikakoordinátoraként meghatározó szerepet játszott a kísérlet tudományos örökségének kiteljesítésében.

Pásztor Gabriella (a képre kattintva galéria nyílik!) Fotó: Szigeti Tamás / MTA

Szeptember 15-i előadásában Pásztor Gabriella bemutatta az anyag legmélyebb szintű összetevőit, és elmagyarázta, hogyan hatnak egymásra ezek a rejtett kvantumos szereplők. Beszélt a vákuum természetéről, amely – távol a klasszikus értelemben vett ürességtől – szüntelenül forrong, és virtuális részecskék nyüzsgésével van tele. Rávilágított arra is, hogy miképp ad tömeget a részecskéknek a mindent átható Higgs-mező, és miért különleges szereplő a neutrínó: egy részecske, amely nemcsak hogy alig észlelhető, de útközben képes „álarcot is váltani”, és különböző formákban megjelenni előttünk. Pásztor Gabriella előadásának köszönhetően a hallgatóság bepillantást nyerhetett a kvantumos világ lenyűgöző és gyakran meghökkentő törvényeibe, és feltárult előtte a valóság legmélyebb szerkezete.

Az előadás teljes felvétele az alábbiakban tekinthető meg:

Kvantumfizika a csillagokban: az elemek keletkezése

A kvantumos előadás-sorozat szeptember 15-i, nyolcadik részében Fülöp Zsolt magfizikus bemutatta, milyen kapcsolatban van a kvantumfizikai mikrovilág a csillagok fejlődésével, energiatermelésükkel és az elemek keletkezésével. Mint előadásából kiderült, az, hogy a Naphoz hasonló csillagok rendkívül hosszú életűek, a bennük lejátszódó atommagfizikai reakciókkal magyarázható. E reakciók nemcsak a csillagokban lejátszódó stabil energiatermelésért felelősek, mely a földi élet kialakulásának egyik feltétele, hanem a bennünket felépítő kémiai elemek keletkezésének a helyszínei is a csillagok különböző életszakaszaiban.

Fülöp Zsolt (a képre kattintva galéria nyílik!) Fotó: Szigeti Tamás / MTA

Fülöp Zsolt, aki 1989 óta dolgozik a debreceni Atommagkutató Intézetben (HUN-REN Atomki), amelynek 2008–15 között igazgatója is volt, az atommagfizika egy speciális ágának, a nukleáris asztrofizikának a szakértője. Ez a tudományág a csillagok fejlődésének, energiatermelésének és a bennük lejátszódó elemszintézisnek az atommagfizikai hátterét vizsgálja. Fülöp Zsolt mintegy 300 publikációval rendelkezik a témában, német és lengyel kutatóintézetek tanácsadó testületi tagja, 2010–11 között az Európai Fizikai Társulat (EPS) magfizikai divíziójának elnöke, jelenleg a Nemzetközi Elméleti és Alkalmazott Fizikai Szövetség (IUPAP) magfizikai munkacsoportjának tagja.

Az előadás teljes felvétele az alábbiakban tekinthető meg:

A sorozat további előadásai, amelyekről harmadik cikkünkben hamarosan beszámolunk:

• 2025. szeptember 17. 17 óra: Nanoelektronikától a kvantumelektronika felé – Csonka Szabolcs (BME) előadása
• 2025. szeptember 17. 18 óra: A ma és a holnap kvantumszámítógépei – Asbóth János (BME) előadása
• 2025. szeptember 29. 17 óra: Neumann Jánostól a kvantumos összefonódásig – Zaránd Gergely (BME) előadása
• 2025. szeptember 29. 18 óra: Kvantumkorszakok az univerzum történetében – Dávid Gyula (ELTE) előadása

Az előadássorozatról készült videókat az MTA YouTube-csatornáján is meg lehet tekinteni.