Magyar marslakók

Wigner Jenő Nobel-díjára emlékezünk, 1963

2023.09.25.

Kovács Örs

A mozikban nagy sikerrel játszott Oppenheimer című film újra ráirányította a figyelmet az atombomba kifejlesztésére. Ez nemcsak tudományos szempontból volt jelentős állomás, hiszen többek között politikai és erkölcsi kérdéseket is felvetett. A film leginkább azt mutatta be, hogy Oppenheimert élete végéig lelkiismeret-furdalás gyötörte, amiért levezényelte az atombomba létrehozását, és arra próbált választ találni, hogy mégis miért tette? Ez már önmagában érdekessé tette a filmet.

Számunkra azonban az a különleges, hogy a filmben magyar származású tudósok is megjelennek a filmvásznon: Szilárd Leó és Teller Ede, akik részt vettek a Manhattan-terv megvalósításában. A projekthez mellettük más magyar tudósok is hozzájárultak: Wigner Jenő és Neumann János. Miért voltak ők a „marslakók”? Hogyan szolgálták új hazájukat, az Egyesült Államokat és a tudományt? Hogyan viszonyultak a politikához? Csupa érdekes, izgalmas kérdés. Történetük nemcsak a tudományos eredményeikre, hanem a második világháború idején zajló politikai viszonyokra is rávilágítanak.

Közös gyökerek

Mindannyian 1898 és 1908 között születettek Budapesten. Általában jómódú, az intellektuális tevékenységeket és a tanulást magasra értékelő, zsidó származású családokban éltek. Gyerekként még átélték a nagy háború előtti békeidőket. A politika és a főváros ekkoriban nemzeti liberális szellemiségű volt, ráadásul a dualizmus kori oktatáspolitikai reformok nyugati mintájú gimnáziumokat hoztak létre. Mindegyikük kiváló középiskolába járt: Szilárd a VI. kerületi Főreálgimnáziumban Balogh Mórtól leste el a fizika alapjait, Neumann a Wigner Rátz László és Mikola Sándor tanár urak által legendássá tett Fasori Evangélikus Gimnáziumba járt, Teller a Mintagimnáziumba (ez a mai Trefort Ágoston Gyakorló Gimnázium). Már Budapesten összeismerkedtek egymással, és szerencsésen megúszták az első világháborút. A világháború elvesztése utáni politikai változásokban többnyire aktívan vettek részt. Iskoláik terén a numerus clausus és az ezt kísérő antiszemita közhangulat kijelölte az útjukat. A következő állomás Németország volt, ahol nagyszerű kutatóktól tanulhattak. 

A Tanácsköztárság támogatói közé tartozó Szilárd Leó 1919 decemberében hagyta el Magyarországot, és a berlini Műegyetemen Albert Einstein, Max von Laue és Max Planck hatására fizikával kezdett foglalkozni. A Nobel-díjas von Laue irányítása alatt doktorált, majd Einsteinnel közös találmányokon dolgoztak sikerrel (pl. a mozgó alkatrész nélküli hűtőrendszer). Ez a baráti viszony később is megmaradt köztük. 

Neumann János matematikai tehetsége már a hazai oktatási rendszerben is megmutatkozott, és a Pázmány Egyetemmel párhuzamosan járt Berlinbe, majd a zürichi egyetemre is. 1926-tól Göttingenben a relativitáselméletet alátámasztó gravitációs téregyenletet megalkotó David Hilberttel dolgozott együtt.

Wigner Jenő családjával a Tanácsköztársaság elől Ausztriába menekült, és áttértek az evangélikus vallásra. 1920-tól a budapesti Műegyetemen tanult, de az ő útja is végül Berlinbe vezetett. Itt a Fizikai Társulat üléseire járt, ahol megismerkedett többek között Planckkal, von Laueval, Werner Heisenberggel, Einsteinnel és Szilárd Leóval is. Doktoriját azonban Polányi Mihálynál írta meg Berlinben. Rövid hazatérés után visszament Németországba, és Göttingenben ő is David Hilbert mellett dolgozott, Neumannal együtt. Hitler hatalomra kerülése miatt azonban elhagyták Németországot. 

Teller Ede az érettségi utáni évben, 1926-ban került Karlsruhéba, ahol nem kisebb tudósok tanították, mint Hermann Mark, akinek hatására elkezdett foglalkozni a kvantummechanikával. Később Münchenben, Arnold Sommerfeld mellett folytatta tanulmányait, de az igazi áttörést a lipcsei egyetem jelentette számára, ahol Heisenberg vette a szárnyai alá; az ő irányításával doktorált. Az 1930-as évek elején együtt dolgozott a későbbi Nobel-díjas James Franckkal, Enrico Fermivel és Niels Bohrral is.

Németország, illetve az ottani tanárok valamennyiükre óriási hatást gyakoroltak. Ahogy Hargittai István fogalmazott: „Itt találkoztak a világ élvonalbeli tudományával, és arra is hamarosan ráébredtek, hogy önmaguk is részesei lehetnek ennek az úttörő tudománynak.” Az első világháború tragédiája után a kommunizmus és a nácizmus szorításában vergődő Németország inspiráló környezet volt a tudomány számára. Ahogy Neumann megfogalmazta: „Közép-Európában külső nyomás alatt volt a társadalom, bizonytalanságban volt az egyén. Szokatlant kellett tenni, hogy túléljük.” Ez igaz volt Németországra is. És ne feledjük, Közép-Európa az a táj, ahol a történelem történik. Az első világháború a boszniai Szarajevóban, a második világháború Danzigban (Gdansk) robbant ki…

Részvétel a Manhattan-tervben

Szent-Györgyi Albert életelve volt: „Látni, amiket mindenki lát, és azt gondolni róluk, amire senki más nem gondolt.” Talán a magyaroknak ez a képessége érdemelte ki a megtisztelő marslakó jelzőt az Egyesült Államokban.  

1933 után valamennyien az Egyesült Államok különböző egyetemein kötöttek ki: a Princeton és a Columbia egyetemek voltak a legmeghatározóbb állomások. Tudományos életükben eddigre már nagy eredményeket értek el, a tudós és politikai társadalom is egyre inkább elismerte a teljesítményüket. A második világháború kitörése – és Hitler zsidóellenes, a zsidókat megsemmisítő politikája – következtében meg akarták előzni a nácikat egy háborút eldöntő új fegyver létrehozásában. Ez volt az atombomba. 

James Chadwick 1932-ben fedezte fel a neutront, és 1933-ban Brüsszelben húsz nagy tudós gyűlt össze az atommag tulajdonságainak megvitatására, köztük a Nobel-díjas Madame Curie és Ernest Rutherford. A kvantummechanika úttörői közül pedig ott volt például Bohr, Heisenberg és Fermi is. Innentől kezdve a maghasadás kérdése vált központi témává. Már 1935-ben rájöttek arra Berlinben, Otto Hahn vezetésével, hogy az uránmag neutronokkal való bombázásakor egy teljesen új reakciótípus megy végbe: a maghasadás. Szilárd Leó a neutronok láncreakcióját és a kritikus tömeget vizsgálva jutott el arra a következtetésre, hogy a neutronok láncreakciója alkalmas lehet az atomenergia felszabadítására. Egyre inkább tartott attól, hogy a nácik kifejleszthetik az atomfegyvert. Szilárd Leó, Teller Ede és Wigner Jenő győzte meg Einsteint, hogy levelet írjon az amerikai elnöknek, Rooseveltnek, a maghasadásból kinyerhető energia fegyverként történő felhasználásáról. A következő nagy ugrás az volt, amikor Ferminek 1942 decemberében sikerült megvalósítania a divergens láncreakciót, amely révén a folyamat bizonyos ideig önfenntartóvá válik. Szilárd és Fermi irányításával Chicagóban jött létre az első atomreaktor is. A hadsereg kérésére Robert Oppenheimer vezetésével Los Alamosban kezdték meg az atombomba elkészítését. Oppenheimer itt tökéletesítette a Fermi és Szilárd által még Chicagóban megtervezett atommáglyát.

1940-ben felfedezték a plutóniumot. A plutónium-239 izotóp lassú neutronokra vonatkozó hasadási hatáskeresztmetszete jóval meghaladja az urán izotópokét, azaz alkalmas a bomba alapanyagának. Jéki László a Fizikai Szemle 2003/12-es számában így ír Neumann belépéséről a Manhattan-tervbe: „[Neddermeyer robbantási szakértőtől származott az az ötlet], hogy a gömbhéjakba rendezett hasadóanyag berobbantásával is lehetne bombát építeni. Hengeres fémdarabokat rakott körbe hagyományos robbanóanyagokkal és a fémrúd összenyomódását vizsgálta. Ezek voltak az első implóziós kísérletek (az implózió – egy test robbanásszerűen gyors térfogatcsökkenése, összeomlása).” Az implózió elméletével foglalkozó matematikus lett Neumann. Tellerrel együtt sikerült meggyőzniük Oppenheimert, hogy az implózió segítségével megbízhatóbb és kisebb, könnyebben szállítható bombát lehet előállítani, méghozzá gyorsan. 

Teller ugyanakkor már a Manhattan-terv idején is a hidrogénbombát tervezgette, de erre ekkor sehonnan sem kapott támogatást. Los Alamosban másodhegedűs szerep jutott neki, amit nem szívesen vállalt. Oppenheimer beszélte le Tellert 1945 júliusában arról, hogy aláírja az atombomba bevetése ellen a Szilárd Leó kezdeményezésre megszülető – Einstein által írt – tiltakozó petíciót. Teller héja volt, Szilárd támogatta a fegyver elkészítését, de a bevetését nem. Wigner és Neumann kettejük között állt.

Wigner Jenő és az atomkutatás

Wigner 1930 óta volt Princeton professzora, szeretett tanítani. A náci veszély miatt szívesen vett részt a Manhattan-tervben. Ő volt a világ első nukleáris mérnöke, aki részt vett az első atomreaktor kifejlesztésében, majd reaktortervezéssel foglalkozott. Az általa vezetett elméleti csoport feladata a Chicagói Egyetem fémfizikai laboratóriumában egy nagy teljesítményű plutóniumtermelő reaktor megtervezése és megépítése lett. Elsősorban a berobbantásos (implóziós) atombomba plutónium-nyersanyagát állították itt elő. A világháború végén Wigner sem értett egyet a bomba ledobásával, szerinte elég lett volna egy lakatlan területen japán tudósoknak megmutatni a bomba erejét. Évtizedekkel később már másként értelmezte a történteket:

„[Groves tábornok, a projekt katonai vezetője] azt mondta, hogy egy város példáján kell azt demonstrálnunk. Valóban ez történt, de ez eléggé elkeserített bennünket. […] Sok évvel később olvastam egy könyvben, hogy a Hirosimában és Nagaszakiban végzett demonstrálás valószínűleg sok-sok japán életet mentett meg. […] [Japán barátaim] ismerték a japán politikusokat, a japán Császárt és a japán katonai vezetőket, és sokkal jobban ismerték őket, mint mi. De a dolog meglepett. Japán barátaim úgy gondolták, hogy sok japán életet mentettünk meg azzal, ami történt, bár ennek az ára sok japán élet elvesztése volt” – idézi Wignert Hargittai István.

A világháború után az atomerőművek építésével és üzemeltetésével, a hűtőanyagok megválasztásával és a hőelvonás problémakörével foglalkozott. Wigner javasolta a grafitos lassítás helyett – melynek veszélyességét a csernobili katasztrófa is tanúsítja – a vízzel történő lassítást és hűtést. Tagja lett az Atomenergia Bizottságnak is. Wigner 1963-ban „az atommag és az elemi részecskék elméletének kialakításában, különösen pedig az alapvető szimmetria-elvek felfedezésében és alkalmazásában nyújtott munkásságáért” kapott Nobel-díjat. Az elmélet alapjait Polányitól tanulta, akit élete végéig a legfontosabb tanárának tartott Rátz és Mikola mellett. Négyszer látogatott haza, ezek közül a Paksi Atomerőmű 1983-as meglátogatása volt szakmai szempontból a legérdekesebb. Magyarországon orosz tervek alapján épülő atomerőmű létesítői és későbbi üzemeltetői ötvözték a megbízható orosz gépészeti berendezéseket a korszerű nyugati irányítástechnikával. Ez adta Paks különlegességét. Wigner pedig megelégedéssel nyugtázta, hogy Paks biztonságos. Ahogy fogalmazott: „[Amerikában] eddig egy fél baleset történt, ami miatt kiürítettek egy várost feleslegesen. Autószerencsétlenségben egyetlen év alatt 35 ezer ember hal meg Amerikában. Nevetséges az atomerőművek ellen szólni…”

A Paksi Atomerőmű és a Magyar Tudományos Akadémia közösen meglapította a „Wigner Jenő Díj”-at, amelyet a magyar nukleáris fizika és atomenergia termelés területén végzett kiemelkedő tevékenységgel lehet elnyerni.