Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 

Bay Zoltán

2013.03.17

Bay Zoltán Lajos (Gyulavári, 1900. július 24.Washington, 1992. október 4.) magyar fizikus, a Magyar zoltan_bay_-1900-1992-_hungarian_physicist.jpgTudományos Akadémia tagja. Nevéhez fűződik a magyar Holdradar-kísérlet, a fotoelektron-sokszorozó és a fénysebességre alapozott méterdefiníció.

Forrás:wikipédia

A sorsdöntő berlini évek

Bay tanulmányai befejezése után négy évet töltött Berlinben, a Collegium Hungaricum és a Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaften ösztöndíjával. A német főváros ebben az időben élte fénykorát, ugyanis nem kisebb fizikusok dolgoztak itt, mint Max Planck, Albert Einstein, Erwin Schrödinger és Max von Laue. Itt-tartózkodása alatt kutatómunkát folytatott a Physikalisch-Technische Reichsanhaltsban, ahol a hidrogénmolekula folytonos színképén alapuló, új, nagyenergiájú ultraibolya fényforrást fejlesztett ki.

A Berlini Egyetemen

1927 és 1930 között a berlini egyetem Fizikai-Kémiai Intézetében dolgozott Bodenstein mellett. Itt végzett kísérletével bizonyította be először spektroszkópiai úton, hogy az aktív nitrogéngáz szabad nitrogénatomokat tartalmaz. Az eredmények elismeréseként 1930-ban – Bodenstein javaslatára – a Szegedi Egyetem Elméleti Fizikai Tanszékének elméleti fizika professzora lett. Aschner Lipót választottjaként került a Tungsram fejlesztő laboratóriumának élére. Aschner támogatta abban is, hogy a gyár műszaki problémáinak megoldásán túlmenően olyan kísérleteket is végezhessen, melyek nem köthetőek a gyár érdekéhez. Így kísérleteket végezhetett a részecskeszámlálás és a Hold-radar kísérlet érdekében is (az előbbi az elektronsokszorozóhoz kapcsolódik).

Nemcsak oktatott, kísérletezett, hanem Laue berlini vitaüléseinek mintájára rendszeres fórumokat szervezett az elméleti és kísérleti fizika aktuális problémáiról. A gázkisülések vizsgálata után az elemi részecskék számlálása felé fordult figyelme.

Míg Szegeden tevékenykedett, barátságot kötött Riesz Frigyessel, Haar Alfréddal, s nem utolsósorban Szent-Györgyi Alberttel.

Világsztár” születik

1930-tól 1936-ig egyetemi tanár a szegedi egyetem elméleti fizikai tanszékén. 1936-ban habilitált a Pázmány Péter Tudományegyetemen.

1936-ban a kutatómunkát Budapesten, a Tungsram Egyesült Izzó Laboratóriumban és a Budapesti Műszaki Egyetemen folytatta. E labornak a többivel ellentétben rendkívüli előnyei voltak. Az anyagiakra nem lehetett panasz, se a jól képzett gárdára. Bay számos találmányára kapott szabadalmat, úgymint:

1938-ban, a Tungsram támogatásával megszervezte a BME-n az Atomfizikai tanszéket. Emellett folytatta kísérletsorozatát, amelynek eredménye az elektronsokszorozás, más néven fotoelektron-sokszorozó elvén alapuló részecskeszámláló. Az 1938. évi felfedezés után többen kértek tőle fotoelektron-sokszorozót, így Werner Heisenberg és Neumann János.

Az első radarkapcsolat létrehozása a Holddal

Bay vezette azt a csoportot, melynek először sikerült radarvisszhangot észlelnie a Holdról. A kísérletek 1945 nyarán kezdődtek, és 1946. február 6-án bejelentették a világnak, hogy sikerült a Holdra radarjelet küldeni és a visszavert jelet érzékelni. Ezt Bay jelismétlési és jelösszegzési ötletének megvalósítása tette lehetővé, mely elv a mai napig használatos. Az ezzel elvégezhető távolságmérések sokat pontosították ismeretünket a Naprendszerbeli távolságokról (lásd csillagászati egység). Ez azt jelentette, hogy Bay Zoltán nemcsak elindította a radarcsillagászatot, hanem új tudományág született. 1946 és 1948 között tudományos munkásságának elismeréséül megválasztották a Magyar Tudományos Akadémia Matematikai és Természettudományi Osztálya elnökének.

A radarcsillagászat megszületése

 

A csillagászat iránt gyermekkorától érdeklődött. Saját visszaemlékezése szerint: "A Holdat ott láttam elsétálni a torony mögött, s azt kérdeztem a felnőttektől: Ha felmásznék a toronyra meg tudnám-é tapogatni a Holdat?" Később, 10 évesen láthatta a Halley-üstököst. Egyetemi évei alatt távcsövet épített, megfigyelhette a Jupiter holdjait, megismerte a csillagképeket és a Hold tájait. Így nem csoda, hogy amikor megismerte a mikrohullámú radartechnikát, rögtön az ötlött a fejébe, e technikával ki lehet jutni a világűrbe, és el lehet vele érni a Holdat. Kidolgozott egy elvi megoldást, amitől nem tért el a nehézségek ellenére sem. A sikeres kísérlet előzményei a második világháborúhoz kötődnek. Angliában, Németországban, Magyarországon titokban erőfeszítéseket tettek a hajók, repülőgépek rádióhullámok visszaverődése útján történő felismerésére, távolsági mérésére. A feladat végrehajtására létrehozták a Bay csoportot. A radarkísérletek a háború vége felé eredménnyel jártak. A János-hegyrőlSzékesfehérvárig lehetett repülőket érzékelni.

A Hold-kísérlet

A légvédelmi radarokat a Német Birodalom szállította, hazánk ezt elektroncsövek szállításával viszonozta. A német fejlesztések viszont annyira titkosak voltak, hogy az eredményeket még Magyarországnak sem adták át. Ezért a Bay-csoportnak önállóan kellett a berendezéseit fejlesztenie. Winter Ernő és Budencsevits Andor első fejlesztése, az EC 102 adótrióda az 50 centiméteres tartományban 2 W teljesítményre volt képes. A Naszályról már 30 km távolságú tárgyakat lehetett vele megfigyelni. A következő, EC 130 adócsövet Dallos György fejlesztette ki. Bay tudta, hogy az efféle kísérleteknél a teljesítmény növelése impulzus üzemmódban lehetséges. Így a néhány wattos adócső csúcsteljesítménye megközelítette a 2 kW-ot. Az impulzusgenerátor Papp György, Sólyi Antal, Magó Kálmán munkája volt. 1944 márciusában Bay, Papp és Simonyi elvégezte az alapvető számításokat. Eszerint a Holdról visszaérkező jel a kibocsátott jelnek 10-16-szorosa. A Föld adatai alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a mikrohullámok tartományában a Hold albedója (visszaverő képessége) a Földéhez hasonló, és kb. 1/10 értékű. Azt is látták már, hogy a hasznos jel 10-szer kisebb a zajhoz képest. Ennek ellenére Bay már akkor kijelentette munkatársai előtt: „Megradarozzuk a Holdat”.

Az impulzusüzem lehetővé tette, hogy az elektroncső névleges (időben állandó) disszipációját többszörösen is túllépjék. Ezen túlmenően, kiszámították, hogy a Holdról 2,5 másodperc alatt érkezik vissza a visszhang. Ezért úgy döntöttek, hogy 3 másodpercenkénti impulzusokat adnak ki. Az 1944 augusztusában végrehajtott kísérletek még eredménytelenek voltak: a visszavert jel mélyen a zajszint alatt volt, a berendezéseket nem sikerült a szükséges 50 perc időtartamig folyamatosan működtetni.

Az elektromos impulzusgenerátor olyan forgókapcsolóval működött, amely hasonló az akkoriban használt hullámváltókhoz. Ez a gép a villamos hálózati 50 Hz frekvenciáról működött szinkronmotoros hajtással. A kontaktus vezérelte az anód- és rácsfeszültséget is. (A sikeres Hold-radar kísérletnél már 2000 V rácsfeszültséget használtak.) Az adócső továbbfejlesztése sikeres volt. Az EC 108 4500 V anódfeszültséggel 10 kW teljesítményt szolgáltatott.

Tekintettel arra, hogy a (reménybeli) visszavert jelek mélyen a zajszint alatt maradtak, Bay Zoltán ötlete alapján Budincsevics Andor és Várbíró Emil coulométert (voltamétert) szerkesztett. Ez a készülék 30%-os kálium-hidroxid oldatot tartalmazott, amelynek csatlakozóját az impulzusadó kapcsolta rá a vett jelre. Így az oldatból kivált hidrogén mennyisége minden beérkezett impulzustól növekedett, és a kísérlet végén mérhető volt. Az 50 perc alatt kb. 1000 impulzust kellett a készüléknek észlelnie. A kapcsolójeleket kereskedelmi célra fejlesztett végerősítő csövek szolgáltatták (EL 6).

1944-ben a zsidónak nyilvánított munkatársakat elhurcolták; Bay közbenjárására 13 mérnököt és fizikust mégis elengedtek, a német adócső-programra (a légvédelmi radarprogramra) való hivatkozással. Ám ők is, és a többiek is csak a nyilas hatalomátvételig dolgozhattak. A gyár működését leállították, a dolgozókat és a gépeket nyugatra szállították. Bay Zoltán, Szent-Györgyi Albert és mások ellenállási mozgalmat szerveztek (Ellenállási Front). Fegyvereket nem sikerült szerezniük, talán ez is közre játszott abban, hogy Bay Zoltánt rövid fogság után elbocsátották a Margit körúti fogházból. Amikor a Kállay-kormány Szent-Györgyi Albert segítségével tárgyalásokat kezdeményezett a háborúból való kiugrás érdekében, Bay Zoltán üzemeltette a titkosított rádiókapcsolatot Londonnal.

A szovjet csapatok 1945 január 10-én jutottak el az Egyesült Izzó gyárához, és a megmaradt berendezéseket is elszállították; azok kivételével, amelyek január 20-ától kezdve már szovjet adócsöveket gyártottak. Ezév nyarán egy háborús felderítő radarral kísérleteztek, amely a 2,5 m-es hullámhosszon működött. Folyt közben az új adócső beszerzése. Az OQQ 500/3000 0,06 másodperces impulzusokkal volt képes működni, az 55 cm-es hullámhosszon. (500W disszipált teljesítmény és 3000 V anódfeszültség) Ehhez új antennára volt szükség. Az 8x6m-es szögvas keretre rögzítve hat sorban és hat oszlopban, összesen 36 dipólt tartalmazott. Az antennát Istvánffy Edwin tervezte. A sávszélesség kezdetben 200 kHz volt, ezt később 20 Hz-re sikerült csökkenteni. Az antenna az épület lapos tetején állt, az adó, a vevő, az impulzusgenerátor, a coulométer az alatta levő emeleten. A kísérleteket 1945 decemberétől 1946 februárjáig folytatták; mégpedig mindig éjszaka, mert a nagy érzékenységű műszerek hibajeleket érzékeltek volna, hiszen a gyár nappal működött. A munkások fizetést nem kaptak. Ellátmányuk kenyér, liszt, krumpli és melasz volt.

Készültek berendezések a Hold mérésére is, melyet először Nógrádverőcén, majd a fővárosban állítottak fel. 1945 márciusában a szovjet hadsereg elkobozta a készülékeket. Újra kezdték a kísérleteket, de felismerték, hogy a kb. négyszázezer kilométerről visszavert jel elvész a zajban. Miután a jel-zaj viszony lényeges változtatására nem volt lehetőség, a siker kulcsát Bay ötletének, az ún. coulométerrel történt jelösszegzés megvalósítása jelentette. S végül 1946. február 6-án kijelenthették, hogy „megradarozták” a Holdat. A coulométerben 4%-kal több hidrogén fejlődött, mint amit a zavarjelek produkáltak volna. A szenzációs eredmény értékét nem kisebbíti, hogy egy hónappal ezelőtt az Amerikai Egyesült Államokban – az akkori viszonyok között a kor legfejlettebb technikáját használva – hasonló eredményre jutottak. Ez nem csökkenti Bay és társai érdemeit, elvégre ők a háborús időkben, az amerikaiakénál nehezebb körülmények között végezték kísérleteiket, s szűkösebb anyagi keret állt rendelkezésükre. Az utókornak arról sem szabad megfeledkeznie, hogy a magyar kutatók igen szerény eszközökkel, de annál nagyobb tudományos felkészültséggel dolgoztak. Az amerikaiakhoz képesti késést egyértelműen a háborús körülmények okozták. A radarcsillagászat történetírói Bayt e tudományág „szülőatyjának ” tartják és nevezik.

A kísérletben részt vettek: Papp György, Simonyi Károly, Pócza Jenő, Bodó Zalán, Csiki Jenő, Tary László, Takács Lajos, Horváth Tibor és ifj. Bay Zoltán, az idősebb unokatestvére.

1946 nyarán megpróbáltak a Napról radarvisszhangot kapni. Ez a kísérlet eredménytelenül végződött.

A George Washington Egyetemen

Bay Zoltán a személyét ért támadások miatt 1948-ban emigrációba kényszerült (itthon megfosztották állampolgárságától, kitüntetéseitől, és az Elektrotechnikai Egyesület kizárta tagjai sorából). Elfogadta az Amerikai Egyesült Államokban a George Washington Egyetem meghívását, és a kísérleti fizika professzora lett. Gyorskoincidencia-kísérletekkel foglalkozott, és együtt dolgozott Neumann Jánossal, biofizikai témákban Szent-Györgyi Alberttel. Az egyesült államokbeli kutatói tevékenységének legfontosabb mérföldköve kétségkívül a Nemzeti Szabványügyi Hivatal volt, ahol a fizikatudományok más területein folytatta tanulmányait. 1955-től 1972-ig dolgozott itt. Mikor a lézer bevonult a kísérleti fizikába, ő is érdeklődéssel fordult feléje. A fénysebesség mérésének új lehetőségét látta ebben az eszközben, s ez lett a méréstan új mérföldköve. Publikációiban kitartóan harcolt a fénysebességen alapuló egységes idő–hosszúság standard bevezetéséért. Ő javasolta 1965-ben, hogy a távolságegységet, a métert a pontosabban mérhető időegységre és a fénysebességre kell alapozni. Szakirodalmi kutatásokat végzett a fénysebesség állandóságával kapcsolatban. 1983-ban a Súlyok és Mértékegységek Nemzetközi Konferenciája Párizsban tartotta 17. ülését, ahol elfogadták az egységes rendszert és megállapították: „A méter a fény által a vákuumban a másodperc 1/299792456-od része alatt megtett út hossza.”

Bay maga is megjegyezte, hogy eddigi pályafutása során soha nem ütközött akkora ellenállásba, mint a standardizálási rendszer kapcsán.