Lézer- és kvantumfizikai gyakorlaton Münchenben
2025. 06. 10.

Iskolánk Erasmus plusz programjának egyik izgalmas eleme a rövidtávú egyéni diákmobilitás. Legalább 10 napra utazhat egy külföldi iskolába a kiválasztott diák. Olyan lehetőséget keresünk, ami lehető legjobban támogatja a résztvevő tanulási céljait, tehetséggondozását. Ezek megvalósulását a résztvevői beszámoló mutatja be. Virág Eszter 11.b osztályos diákunk rendkívül izgalmas programon vett részt, az iskolai programba illesztve a német iskolai gyakorlatba illeszkedő gyakorlaton, praktikumon is részt vett. Alábbiakban az ő beszámolója következik.

2025 májusában rövidtávú Erasmus-mobilitáson vehettem részt München környékén a Gautingban található Otto-von-Taube Gymnasiumban, ennek részeként gyakorlaton a Max Planck Institut for Quantum Optics (MPQ) PhotonLab nevű diáklaborjában.

A hosszú vonatút után megérkezésemkor már várt rám a fogadódiákom, majd az esti programok és a család megismerése után másnap megkezdtem projektemet, egy úgynevezett Praktikumot a Max Planck Intézet diáklaborjában. A Praktikum intézménye fontos eleme a német iskolai rendszernek, ugyanis ennek keretein belül a diákok egy héten keresztül egy olyan intézetben vagy egyéb helyen tölthetik el idejüket, amely illeszkedik előzetes továbbtanulási céljaikhoz, ezáltal segítve a diákok pályaválasztási döntését a megszerzett tapasztalatokon keresztül. Elsődleges feladatom volt, hogy az érkező csoportoknak tartott előadáson részt vegyek, majd a diáklaborban található kísérletek mindegyikét egyedül csináljam meg. Ezek a kísérletek elsősorban az optikához és lézerfizikához kapcsolódnak, de olyanok is bemutatásra kerülnek, amelyek a kvantumfizika komplex jelenségeinek látványos bemutatását, ezáltal könnyű megértését szolgálják.

Az első napon ez nem is történt másként, a délelőtt folyamán egy angol nyelvű csoportvezetésen vettem részt, ahol megismerkedtünk a lézer működésének alapjaival, megtekintettük a világ egyik legrégebbi lézerét, kívülről megnéztünk egy femtoszekundumos lézerlabort (a femtoszekundumos fizika a rendkívül rövid10-15 másodperces lézerimpulzusokkal foglalkozik, amelyek segítségével a tudósok le tudják "filmezni" az atomok és molekulák mozgását), majd egy modellen keresztül bemutatásra került, hogyan lehet megfigyelni a különböző molekulákat ezen technológia segítségével. Ezután bemutatták, hogy miért fontos a lézervédelem, illetve a lézervédelmi szemüvegek viselése. Délután elkezdtük az önálló kísérletezést, először csak az egyszerűbb, klasszikus optikával foglalkozó kísérletekkel.

Másnap, azaz kedden a délelőtt folyamán egy hasonló vezetésen vettünk részt, mint hétfőn, azonban ennek nyelve már német volt. A nap folyamán természetesen továbbra is az ott található kísérletek elvégzésén dolgoztunk, azonban délután egy valódi laborba nyerhettünk betekintést, ahol az úgynevezett lézerhűtéses technológiával az univerzum egyik legalacsonyabb hőmérsékletét hozták létre néhány nanokelvin nagyságrendben, majd ezután röviden bemutatták azt, hogy milyen eszközökkel és milyen megfigyeléseket tudnak végrehajtani ezeken az atomokon.

A szerdai napon délelőtt továbbra is a laborbeli kísérletekkel foglalkozhattunk, majd délután lehetőségem volt a garchingi kutatóreaktorban részt venni egy vezetett látogatáson, ahol a reaktorban történő maghasadás során kinyert neutronok kutatásával ismerkedtünk meg, valamint azzal, hogy ezeket hogyan lehet az orvostudományban, a sugárkezelésnél vagy az akkumulátorokban alkalmazni.

A csütörtöki napon egy haladó csoport látogatott el a laborba, akiknek a korábban leírt alapokon túl a szuperpozíció (ami azt jelenti, hogy egy részecske egyidejűleg több állapotban is lehet), a kvantumbitek, valamint az ezeket összekapcsoló logikai kapuk, ezáltal pedig a kvantumszámítógépek alapjai is bemutatásra kerültek. A kvantumszámítógépek különlegessége, hogy a hagyományos számítógépekkel elletétben egyszerre több számítást is képesek párhuzamosan elvégezni, ugyanis a klasszikus bitekkel ellentétben a kvantumbitek a fentebb említett szuperpozíció miatt nem csak az 1-es vagy 0-s állapotot vehetik fel, hanem mindkettőt egyszerre. 
Ezután az egyfotonok (az egyfotonok a fény legkisebb, oszthatatlan részecskéi, vagyis a fény „apró csomagjai”) létrehozásának technológiájával ismerkedtünk meg, beláttuk, hogy a létrehozott részecskék valóban egyfotonok, majd ezekkel elvégeztük a Michelson-interferométer kísérletet, amelyben bemutatták a fotonok hullámtermészetét azáltal, hogy ezek az egyfotonok is létrehozták az interferenciajelenséget gyakorlatilag saját magukkal. A kísérlet különlegessége volt, hogy a laborban korábban lézersugárral elvégzett kísérlet, amely a kvantumfizika láthatóvá tételére szolgált, valóban működött ezekkel az úgynevezett egyfotonokkal.

A pénteki napon délelőtt az ESO Supernova-kiállítását tekintettem meg, ahol a csillagászat történetének és az asztrofizika alapjainak bemutatásán túl érdekes információkat tudhattunk meg az Európai Déli Obszervatórium (ESO) létrejöttének történetéről, valamint a Chilében található, az intézet által üzemeltetett Very Large Telescope-ról, amely a világ legjelentősebb földi megfigyelőegységei közé tartozik. 
Délután az attoszekundumos fizika (az attoszekundumos fizika az elektronok mozgását vizsgálja attoszekundumos, 10^-18 szekundumos időskálán - ez egy femtoszekundum ezredrésze) alapjaival ismerkedtem meg (ezen a területen végzett kutatásaiért és felfedezéséért kapott 2023-ban Nobel-díjat Krausz Ferenc, aki az általam meglátogatott intézet igazgatója is).

A következő héten a gautingi Otto-von-Taube Gymnasiumban vettem részt tanítási órákon, ahol is lehetőségem nyílt az ottani oktatással megismerkedni. Számomra különösen érdekes volt, hogy ott szinte minden órán fontos szerepet játszott a digitális eszközök használata, a legtöbb diák az órai jegyzeteit is ezeken készítette el. Ezen kívül szerdán egy fizikaórán tartottam rövid előadást arról, hogy milyen tapasztalatokra tettem szert az előző heti Praktikum alatt.

Szabadidőmben megnéztem a város nevezetességeit, többek között a Deutsches Museum-ot, a nymphenburgi kastélyt, a müncheni királyi palota épületét. Emellett a fogadócsaládommal számos izgalmas programban vettem részt, például színházba mentünk, és kirándultunk a környéken. Ezek közül talán a legérdekesebb a Forum der Zukunft nevezetű kiállítás, interaktív élménytér volt, ahol a jövő technológiáival ismerkedhettünk meg a mesterséges intelligencia vezetésével. Ezek közé tartozott például a fúziós energia, a Nyx nevezetű újrahasznosítható teherűrhajó, a már fentebb említett kvantumszámítógép és a 4NE-1 nevű humanoid robot, amely a jövőben hasznos segítséget nyújthat a háztartásokban. A kiállítás különlegessége volt, hogy a résztvevők saját kérdéseket tehettek fel a mesterséges intelligenciának, amelyre az legtöbbször helyes, nagyon informatív választ adott.

Köszönöm Kovács András tanár úrnak, hogy elkísért Münchenbe, illetve, hogy mindig rendelkezésre állt, ha kérdéseim merültek fel, Mikulás Domonkos igazgató úrnak a projekt szervezését, valamint a PhotonLab munkatársainak, hogy minden segítséget megadtak a Praktikum sikerességének érdekében.

Virág Eszter 11.b

/sites/default/files/styles/tartalom_kep/public/2025-06/1748077206309.jpg?h=752ac145&itok=4P7H1U2Z
Submitted by mikulas.domonkos on