A lézer segíthet a rákos daganatok elpusztításában

2018.11.16. 14:17

Az idei fizikai Nobel-díjas Gérard Mourou, az ELI ötletgazdájaként ismert lézerfizikus adott elő csütörtökön a Szegedi Tudományegyetemen. A francia tudós beszélt a lézer gyógyászati és sebészeti jövőjéről, a lézer rákos daganatok elleni bevethetőségéről és ipari felhasználásáról, majd szelfizett a szegedi egyetemistákkal.

A Szegedi Tudományegyetemen csütörtökön tartott előadást Gérard Mourou, a szuperlézerként is emlegetett ELI ötletgazdája, aki idén kapta meg a fizikai Nobel-díjat. A francia tudós beszélt többek között a lézer gyógyászati és sebészeti jövőjéről, a lézer rákos daganatok elleni bevethetőségéről és ipari felhasználásáról is. Nem sokan tudják, de Magyarországon a lézertechnológia sebészeti felhasználásáról Dr. Ratkay Imola szemészorvos húsz évvel ezelőtt tartotta meg első előadását. Az általa alkalmazott, és a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Karán oktatott módszerrel mindezidáig 19 millió korrekciós szemműtétet végeztek el, és 5 millió szürkehályog-műtétet hajtottak végre. Mourou előadását Dr. Ratkai Imola élőben hallgatta végig.

Gérard Mourou egy korábbi előadásaForrás: UM Photo Services / Daryl Marshke

Gérard Mourou-nak és munkatársának, Donna Stricklandnek a nagy intenzitású, ultrarövid lézerimpulzusok létrehozásának kidolgozásáért, több évtizedes kutatómunka elismeréseként ítélték oda nemrégiben a 2018-as megosztott fizikai Nobel-díjat. Mourou a köszöntését követően az előadásában fölvillantotta a lézertudomány dinamikus fejlődési ívét, mely az 1960-as években vette kezdetét. Többek között azt is elárulta, hogy Einstein kutatási eredményeit is felhasználták a lézerfizikusok a fényerősítés mechanizmusainak kidolgozásához. Több éven át tökéletesítették a módszert, mire a rendkívül rövid, de óriási energiájú impulzus előállítás „tudománya” a jelen kutatói számára már egyszerű feladvánnyá vált.

Mi a lézer?

A legegyszerűbben kifejezve a lézer egy összetartott (koncentrált) fénysugár, azonban a lézerek tekintetében fény alatt bármilyen frekvenciájú elektromágneses sugárzást érthetünk, nem kizárólag csak a látható fényt. Ennek megfelelően infravörös sugárzást és ibolyántúli sugárzást kibocsátó lézerek is léteznek.

A lézernek speciális tulajdonsága, hogy a létrejött fény időben és térben koherens, a lézer által kibocsátott hullámok fázisa a sugár minden keresztmetszeténél azonos, a lézernyaláb keskeny és nagyon kis széttartású nyaláb. A lézerfény nagyrészt párhuzamos fénysugarakból áll, nagyon kicsi szóródási szöggel, így nagy energiasűrűség érhető el szűk sugárban, akár nagy távolságokban is. A lézerek energiája kis térrészben koncentrálódik, így a lézerfény teljesítménysűrűsége a megszokott fényforrásokénak sokszorosa lehet. A lézer által kibocsátott hullámok mágneses mezejének iránya állandó, és a lézerek fénye egyszínű. A lézersugár egy olyan elektromágneses hullám, amely közel egyetlen hullámhosszú összetevőből áll.

Az első lézert az amerikai Theodore Harold Maiman fejlesztette ki 1960-ban. 1964-ben Alexander Mihajlovics Prohorov szovjet akadémikus, Charles Hard Townes amerikai és Nyikolaj Gennadijevics Baszov szovjet fizikusnak a lézer és mézer megalkotásához vezető kvantum-elektrodinamikai kutatásért Nobel-díjat kaptak.

Hihetetlen mennyiségű energia

A nagyon gyorsan előállítható és elképesztő energiaimpulzusok petawatt tartománybeli nagyságát a föld összes erőművének a segítségével előállítható energiamennyiség ezerszereseként jellemezte a Nobel-díjas kutató. Az ilyen fényrészecske keltette nyomást úgy írta le, mintha az ujjbegyünkre az Eiffel-torony súlyának tízmilliószorosa nehezedne. „A lézerekkel bármilyen nagy energiájú sugárzást képesek vagyunk előállítani. Így például gammasugárzást, röntgensugárzást. Tudósok vagyunk, újabb és újabb előrelépésre kell törekednünk” – mondta Mourou, aki szerint nemsokára képesek lesznek még nagyobb intenzitású és tartományú sugarak előállítására is.

Ezt tudja ma a lézertechnológia

Mourou előadásában bemutatta azt a módszert, amelynek segítségével legyőzték az ultrarövid lézerimpulzusok erősítésében addig fennálló korlátokat. Ez hatalmas fordulatot jelentett, mert az ilyen lézernyaláb segítségével precízen és célzottan, csak az adott anyagtartományt érintő beavatkozások – bevágások, lyukfúrások – lehetőségét teremtett meg. Az efféle lézereket nemcsak az iparban, például a mikrogépészetben, hanem az orvoslásban is felhasználják.

Szuperlézer: a szegedi ELI ötletgazdája szintén Gérard Mourou

A „hullámlovas elektronokról”, vagyis Tajima és Dawson 1979-es eredményeiről és módszeréről is beszélt előadásában Gérard Mourou. A plazmába belőtt elektronok gyorsításában rejlő lehetőségeket fölvillantva azt mondta, ezt alkalmazzák a szuperlézeres berendezésekben. Francia, amerikai és brit kutatócsoportok munkájának eredménye, hogy az ilyen berendezések méreteit olyannyira lekicsinyítették, hogy megépülhetett Csehországban, Magyarországon és Romániában a három részből álló ELI, ahol a fény és az anyag kölcsönhatásának vizsgálata minden eddiginél nagyobb intenzitás mellett válik kutathatóvá. Ennek a hálózatnak a magyarországi része a szegedi ELI-ALPS kutatóközpont. „A szuperlézer, a nagy intenzitású lézersugár képes a magnetikus terekbe is beavatkozni. Képes arra, hogy a legmagasabb szintű gyorsítást, nyomásteljesítményt, hőmérsékletet érjük el vele. De ezzel egyidejűleg a lézerfizika felruház bennünket a legmagasabb szintű reményekkel is azt illetően, hogy a tudományos kutatásokat a társadalom és az emberiség javát szolgálva alkalmazzuk. Mindehhez csodálatos lehetőséget nyújtanak a szegedi kollégák és a szegedi ELI” – mondta a Nobel-díjas kutató.

A lézer jövője

Az újfajta lézerek forradalmasíthatják az asztrofizikát és az űrkutatást. Tíz éven belül megépülhet az úgynevezett Higgs-gyár, az elektron-pozitron ütköztető. A gyógyítást is forradalmasíthatja a protonterápiai alkalmazás, mert minden eddiginél precízebben célozhatóak meg és pusztíthatók el a rákos daganatok, vagyis a radiológiában is fordulatot hoz a nukleáris terápia. Ám Gérard Mourou szerint az új típusú lézerek leggyümölcsözőbb felhasználási területe az lenne, ha segítségükkel a nukleáris hulladékot hasznos termékké alakítanák át. Előadásának végén a Nobel-díjas fizikus közvetlenül szóba elegyedett a hallgatókkal, rengeteg autogramot osztott ki, és számtalan szelfit készített a hallgatókkal.

Csütörtökön felavatták a szegedi kutatóintézet bejáratánál lévő sétányon szabadon látogatható lézertörténeti idővonal legújabb elemét. Morurou professzor 2018 decemberében veszi át a Nobel-díjat. Az ennek máris emléket állító föliratról drón emelte föl a leplet. Mourou látogatásakor ott volt Szegeden Palkovics László, az Innovációs és Technológiai Minisztérium vezetője is, aki elmondta, hogy „a szegedi ELI-ben keletkező alapkutatási eredményeket az alkalmazott kutatás fázisában számtalan tudományterületen hasznosítják majd”.