Vermes Miklós Jeges Károly, Csekő Árpád 50.
AZ ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK VILÁGÁBAN 50 év eseményei AZ ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK VILÁGÁBAN
főszereplő: a lézer 1954: Charles Townes, Arthur Schawlow MASER – microwave amplification by stimulated emission of radiation (NH3) 1959 március 24. szabadalom 1963: előerősítő fokozat a Telstar műholddal való földi kommunikációhoz 1965: kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezése a Telstar antenna eltávolíthatatlan zajában
A maser (mézer) Penzias és Wilson mézer erősítős antennájukkal felfedezik a kozmikus háttérsugárzást, 1965 C. Townes az első rubin mézerrel, 1955 Berkeley egyetem rádióteleszkópja: csillagászati OH-mézer észlelése 1965
a lézer elv felfedezéstörténete 1958: Townes és Schawlow kidolgozza a lézer megvalósítás elvét 1959: G. Gould (Townes diákja) rubin lézert kezd építeni; szabadalmi folyamodványát elutasítják 1960: a Bell Laboratórium kapja a lézer szabadalmát 1977-1987: Gould bírósági határozatokkal érvényesíti jogait
lézer felfedezéstörténeti képek A. Schawlow G. Gould C. Townes
a lézer megvalósítása 1960: Theodore Maiman rubin lézer (Hughes Laboratories, Malibu) 1961: Ali Javan He-Ne lézer 1962: Robert Hall félvezető lézer (Bászov, Javan) 1964: Kumar Patel CO2 lézer 1965: 8. ankét Budapest Fénytan-lézersugaras kísérletek 1966: gázdinamikus lézerek (Bászov) 1970-es évek: kémiai reakciókkal megvalósított lézer elv: excimer lézerek orvosi alkalmazások 1984: Matthews és Rosen röntgenlézer (Lawrence Livermore Laboratory, „csillagháború”) 1986: 29. ankét Győr Hullámok minden hullámhosszon 1990-től rövidülő impulzus, növekvő teljesítménysűrűség 2004 (attoszekundumos impulzus, Krausz Ferenc)
lézer úttörők Ny. Bászov T. Maiman C.K. Patel A. Javan A. Prohorov
Attosecond streak camera trace 90 80 70 Photoelectron kinetic energy [eV] 60 50 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Delay t [fs] Krausz F. és mktsai:2004
holográfia 1962: Leith és Upatnieks javasolja 3D vizuális médiumnak Gábor Dénes találmányát 1962: Yu.N. Gyenyiszjuk természetes megvilágítású hologram elve 1964: az első hologram 1967: az első hologram múzeumok 1977: Gábor Dénes meglátogatja a new-york-i Museum of Holography-t 1993: az MIT múzeum átveszi a múzeum anyagát 2000-es évtized: holografikus CD-adattárolók
holográfia képek Gábor Dénes Az első hologram Holografikus adattárolás elve
optikai üvegszálas kommunikáció 1958: G. Gould javasolja a lézer használatát információ átvitelre 1966: C. Kao és C. Hockham (Standard Telecommunications Lab.) kivitelezhetőségi követelmény: <20 dB/km veszteség 1970 R. Maurer, D. Keck, P. Schulz nagytisztaságú, homogén üveg 1977 Nippon Telegraph and Telephone Ltd. veszteség <0,5 dB/km; üvegszálas kommunikáció Chicago és Boston között 1990: Bell Laboratories 2,5Gbit/s adattovábbítás 7500 km- re regeneráció nélkül 1998: Terabit/s átviteli sebesség elérése
Optikai üvegszál Tyndall kísérlete, 1870
CD DVD ? 1965: J.T. Russel találmányi bejelentése lézeres beégetésű hang-kódolás elvére 1969: K. Campaan lézeres kódolású kompakt lemez 1970: Campaan és Kramer (Philips) demonstrációs üveglemez elkészítése 1978: Sony-Philips együttműködés A Tokió-protokoll digitális audio lemezekre: anyag, adatfelírás és olvasás iránya, lézertipus, lemezméret, kódolási eljárás, mintavételi frekvencia 1980: a kereskedelmi verseny kezdete
Őskori CD lejátszók Sony CDP-101 – az első kereskedelmi kompakt lemezjátszó "Goronta" az első CD lejátszó, 1981.
CD DVD ? 1984: Sony Disc-Man 1988: Írható CD, interaktív CD Tendenciák kék lézer (405nm) 2003: HD DVD (rétegenként 15GB) 2002: Blu-ray (rétegenként 25 GB) 2006: kék-lézer dióda tömeggyártás
HD DVD Blu-ray HVD?
NMR MRI NMR 1946-1950 F. Bloch, E.M. Purcell Változó mágneses tér rezonáns spinátfordulást indukál homogén mágneses térrel rendezett beállásra késztetett mag mágneses momentumokra (I Rabi) Relaxáció során kisugárzott jel alakja érzékeny a mag környezetére anyagkutatás
NMR MRI 1970-es évek eleje: R. Damadian (orvos) Rákos daganatokból származó jel relaxációs ideje jóval hosszabb az egészségeseknél 1972: szabadalom; „Apparatus and Method for detecting Cancer in Tissues” 1973: P. Lauterbur (vegyész) „Image foormation by induced local interaction: examples employing magnetic resonance” (Nature-cikk: két kémcső megkülönbeztethető képe, mágneses térgradiens alkalmazásával) 1974: az első egésztest MRI készülék (EMIPhilips) 1975: R. Ernst időben váltogatott térgradiens alkalmazása 1983: Első kereskedelmi pásztázó MR-készülék Európában 2003: kb. 10.000 MRI készülék működik a világban
NMR MRI E. Purcell F. Bloch P. Mansfield P. Lauterbur R. Damadian ... és (elképzelt) szabadalma
Tanári ankét Székesfehérvár 2005
„lerádióz a riporter...” 1960: J. Drake SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) kísérlet Tau-Ceti irányában figyelés és elemzés I.Sklovszkij, C. Sagan, Marx György 1963: Big Ear Ohio State Univ. SETI programjában, 1998-ig a világ legnagyobb rádióteleszkópja 1979: Serendip-program (Univ. of Berkeley) kihasználatlan rádiótávcső időben regisztrál 1999: SETI@home program indulása, az egyik legnagyobb földi kutatási projekt, internetről letöltött regisztrátum saját PC-n történő elemzése, 2007: civil tudomány (>3 millió résztvevő)
Tanári ankét Debrecen 1994
kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás 1964-65: „Boys we are scooped” (Dicke, Peebles, Roll, Wilkinson) A. Penzias, R.W. Wilson (Nobel díj, 1978) 1983: Relikt-1 szovjet CMB anizotrópia műhold 1990: COBE FIRAS fekete test sugárzási görbe kimérése 1992: COBE DMR anizotrópia: 1/100.000 COBE Nobel díj, 2006 Ezredforduló: BOOMERang, MAXIMA léggömb kísérletek, DASI polarizáció mérés 2001: Wilkinson MAP hőmérsékleti anizotrópia és polarizáció nagyfelbontású térképe 2007(?): PLANCK
röntgen-csillagászat 1963: Limited Test Ban Treaty ellenőrzése Vela-kettős műhold család, Földdel ellentétes irányú röntgen forrásokat jelez R. Giacconi Nap röntgentartománybeli vizsgálata rakétán elhelyezett detektorokkal (Nobel díj, 2002) 1965: Coma halmaz kiterjedt röntgenforrás (léggömb) 1969: Vela -- első kozmikus gamma kitörés felfedezése (1045J) 1970: Uhuru műhold (röntgentávcső) 339 forrás 1978: Einstein Obszervatórium 7.000 forrás 1990: ROSAT német-amerikai műhold: 60.000 forrás 1999: Chandra-műhold (fekete lyukak sokasága) 25x felbontás a ROSAT-hoz képest
Az ég röntgenképe Chandra Vela 5-b ROSAT ég-térkép Chandra Rák köd R. Giacconi
elektromágnesesen polarizált vákuum 1965: Kvantumelektrodinamikai Nobel díj (Feynman, Schwinger, Tomonaga) a pozitív töltésű müon mágneses momentumának eltérését Bohr magneton egységben a Dirac egyenlet jóslatától a VÁKUUM POLARIZÁCIÓ okozza: 2004: (g-2)/2(kísérlet) = 11 659 214 x 10-10 (elmélet) = 11 658 472 x 10-10 10 jegy pontossággal azért még nem értjük a vákuum elektromágneses természetét
nukleon kvarkszerkezetének elektromágneses letapogatása 1968-1970: SLAC-MIT kísérlet Stanfordban J.L.Friedman, H.W. Kendall, R.E. Taylor Nobel díj 1990 1973-77: Elektron-pozitron szétsugárzási kísérletek (SLAC, DESY) álló foton keltése, amely kvark-antikvark párrá esik szét – új kvarkfajták felfedezése B.Richter, S.S.C. Ting Nobel díj 1976 1982-1983: Egységes elektromágneses és gyenge erőtér kvantumainak, „nehéz fotonoknak” felfedezése (W,Z) C. Rubbia, S. van der Meer Nobel díj 1984
kvarkszerkezet Elektronok fotonnal tapogatják le a kvarkszerkezetet Álló foton (vagy Z0) bomlása kvarkpárba B. Richter
elektromágneses makroszkopikus kvantumvilág Einstein, Rosen, Podolsky 1935, Schrödinger 1935 John Bell, 1964 A kvantumrészecskék tökéletesen elveszítik egyéniségüket önazonosságukat 1982: A. Aspect Ca gerjesztett állapotának kaszkádbomlásában keletkező két foton korrelációja sérti a klasszikus (rejtett paraméteres) valószínűségi várakozást 1995: P. Kwiat, M. Reck BBO nem-lineáris kristályban kettéhasadó foton „leányainak” lefényképezése és összefonódásuk bizonyítása 1998: A. Zeilinger és munkatársai: kvantum összefonódás fennmaradása 400 m (Innsbruck campus)
elektromágneses makroszkopikus kvantumvilág 2003: Genf- Bernex-Bellevue üvegszálas továbbítás összefonódás fenntartása 10 km távolságon 2005: Zeilinger intézet szabad levegőben Bécs belvárosa felett (éjjel) 7,5 km 2006-2007 eleje: Zeilinger intézet „téli vakáció” Tenerifén: 144 km szabad levegőben (és eredményes kvantumkód-kiosztás) Technológiai alkalmazás kulcsa a kvantumkoherencia fenntarthatósága: kvantumszámítás, kvantumtitkosítás
Kísérletek ikerfotonokkal J. Bell Kísérletek ikerfotonokkal A. Aspect A. Zeilinger
Tartsuk az elektromágneses sugárzást a fizikaoktatás középpontjában! 1962: J.D. Jackson tankönyve Klasszikus elektrodinamika 1. kiadás 2004: magyar kiadás a 1999. évi angol 3. kiadás alapján
Tanári ankét Debrecen 1994