Vissza

120 éve született Bay Zoltán, a Hold-radar kísérlet megvalósítója

Ismét egy 120 éves születésnapot ünnepelhetünk és újra egy magyar feltaláló kerül a megemlékezés középpontjába. 1900. július 24-én született Bay Zoltán, akit leginkább a Hold-radar kísérlet megvalósítójaként szoktak emlegetni, de tevékenysége, munkássága ennél jóval színesebb volt. A következőkben erről az eredményekben gazdag, bár sok nehézséggel terhelt életútról emlékezünk meg.


Bay Zoltán, teljes nevén barczi Bay Zoltán Lajos Gyulaváriban született 1900. július 24-én. Apja, barczi Bay József református lelkész volt, anyja pedig Böszörményi Julianna, annak a Böszörményi Károlynak a lánya, aki mellett Árpádon segédlelkészként kezdte meg a hivatását. Bay Józsefnek hét gyermeke született, három leánygyermek azonban tífuszban még gyermekkkorában elhunyt közülük. Egyik bátyja, a 9 ével idősebb József szintén lelkész lett, másik bátyja, a két évvel idősebb Géza pedig jogász. Az egyetlen felnőttkor megélt leány, a 4 évvel fiatalabb Erzsébet pedig zongoratanár. 

Aki szerencsés, arra azt szokták mondani, hogy burokban született, de ez Bay Zoltánra a szó fizikai értelmében volt igaz, csakhogy akkoriban ez még veszélyt is hordott magában, így rögtön megszületésekor szembe kellett néznie egy megpróbáltatással. Kiskorában is csak egy hajszálon múlott az élete, mert az akkori időkben legveszélyesebb gyermekkori fertőző betegséget, a torokgyíkot kapta el és az orvosa már le is mondott róla. Zoltán azonban ezt is leküzdötte, nyilván édesanyja gondos ápolásának köszönhetően.

A gyulavári elemi iskolái után Debrecenbe került, ahol a Református Kollégiumban folytatta tanulmányait. Itt megismerkedett a hazai irodalmunk későbbi nagyjaival, Illyés Gyulával, Németh Lászlóval, Szabó Lőrinccel és Zilahy Lajossal. A családi indíttatás és ez a kör egyaránt a művészetek felé irányította Bay Zoltán érdeklődését, de valamiért mégis vonzották a természettudományok is, bár ebben nem voltak elődjei a felmenői között. Végül is a fizika diadalmaskodott, s a gimnázium befejezése után a Magyar Királyi Pázmány Péter Tudományegyetemen (a mai Eötvös Loránd Tudományegyetemen) szerzett fizikusi diplomát, majd itt lett gyakornok az Elméleti Fizika Tanszéken. Doktori disszertációja is itt készült el, amit 1926-ban védett meg és Sub Auspiciis Gubernatoris (kormányzógyűrűs doktorátus) minősítéssel avatták doktorrá. A disszertáció címe: Az átlátszó közegek magneooptikájának molekuláris elméletéhez. Ezek után megkapta a tanársegédi kinevezését is 1926 szeptemberében.

Még ugyanebben az évben elnyert egy berlini ösztöndíjat és négy éven keresztül Berlinben folytathatott fizikusi kutatásokat. Berlin ekkor a fizika fellegvára volt, itt dolgozott ebben az időben Max Planck, Erwin Schrödinger és Albert Einstein is, de Szilárd Leó, Wigner Jenő és Gábor Dénes is itt tanult, valamint Neumann János is sokat volt Berlinben ebben az időben. Bay az első két évben a Collegium Hungaricum ösztöndíjjal került a Physikalish-Technische Reichsanstaltba, azaz a Birodalmi Fizikai-Műszaki Intézetbe, ahol Ernst Gehrcke professzor irányításával végzett kutatásokat. Itt Werner Steinerrel közösen kifejlesztettek egy olyan fényforrást, amely a hidrogénmolekula folyamatos színképén alapuló új, nagyenergiájú ultraibolya sugárzást tudott előállítani. A spektroszkópiai kísérletekben azóta is használják ezt a Bay-Steiner-féle lámpát ultraibolya fényforrásként. Ez után átkerült a berlini egyetem Fizikai-Kémiai Intézetébe, ahol Max Bodenstein mellett dolgozhatott. Ezt az időszakot már egy sor publikáció fémjelezte. Itt azonban már egy igen jelentős felfedezést is tett, mely a nemzetközi hírnevét is megalapozta. Spektroszkópiai mérésekkel kimutatta, hogy az elektromos kisüléssel létrejövő aktív nitrogén fokozott kémiai aktivitásának az oka az, hogy a kémiai reakcióban keletkező nitrogén szabad (naszcens), atomos állapotban van. Eredményeinek elismeréseképpen, amikor lejárt az ösztöndíja, akkor Bodenstein javaslatára a Szegedi Egyetem Elméleti Fizikai Intézetének az elméleti fizika professzora lett. Bay azonban nem csak a hírnevet hozta haza, hanem egy sokkal fontosabb dolgot is: a berlini négy év alatt a relativitáselmélet és a kvantumfizika igen alapos ismeretét.

A szegedi évek alatt tovább folytatta a kondenzált gázkisülések fizikai tulajdonságainak a vizsgálatát. Emellett a szegedi orvostudományi kar két professzorának a kérésére új rendszerű elektrokardiográfot is tervezett, mely képes volt torzításmentesen regisztrálni a szív működését. Közben 1936-ban habilitált a Pázmány Péter Tudományegyetemen, ahol az atomfizika magántanára is lett ennek következtében. A szegedi éveknek azonban a legnagyobb eredménye talán mégis az volt, hogy barátságot kötött Szent-Györgyi Alberttel, s ez a kapcsolat élete végéig elkísérte.

Ezeknek az éveknek vége is szakadt, mert Aschner Lipót, az Egyesült Izzó vezérigazgatója meghívta Bay Zoltánt a gyár budapesti laboratóriumának az élére, ami Pfeifer Ignác nyugállományba vonulása miatt megüresedett. Aschner ráadásul olyan lehetőségeket biztosított Bay számára, amit szinte nem is lehetett visszautasítani. A fizikusi és technikai kutatómunkára itt bővebb erőforrások álltak a rendelkezésére, s Aschner abban is támogatta Bayt, hogy olyan kísérleteket is elvégezhessen, melyek nem köthetőek a gyár profiljához.

Ezt az időszakot több szabadalmi bejegyzése is tükrözi, ami jól mutatta, hogy Ascher Lipót elképzelései beváltak. Nagyfeszültségű gázcsövekre, elektroncsövekre és fénycsövekre, rádióvevőkészülékek áramköreire, elektrolumineszcenciára vonatkozó szabadalmak gazdagították az Egyesült Izzó laboratóriumának az eredményeit. Bay Zoltán 1937-ben a Magyar Tudományos Akadémia levelező tagja lett és 1938-ban Bay javaslatára és Ascher támogatásával megszervezték a BME-n az Atomfizika tanszéket. Ebben sokat segítettek Bay berlini éveinek az ismeretei, tapasztalata. Az oktatás mellett megkezdte egy kaszkád rendszerű, másfél millió elektronvoltos részecskegyorsító elkészítését is, de ez a félkész berendezés Budapest ostroma alatt elpusztult.

Folytatta viszont a kísérleteit az elektronsokszorozón alapuló részecskeszámlálásra vonatkozóan. Ezzel még a berlini ösztöndíjas időszakban kezdett el foglalkozni, ekkor ismerte meg a későbbi Nobel-díjas Walther Bothét és Hans Geigert. Az akkor megszerzett ismeretek alapján adott útmutatásai alapján két tanítványa Geiger-csöveket készített, ami a disszertációjukhoz kellett, mert a másodlagos gamma-sugárkibocsátás intenzitáseloszlásának a mérésével foglalkoztak. Bay eközben kezdett el gondolkodni egy teljesen új elven alapuló részecskedetektor kialakításán. Az általa kigondolt detektor alapgondolata az volt, hogy akár egyetlen fotont is érzékelni lehet egy olyan eszközzel, mely az egyetlen foton hatására felszabaduló elektront a másodlagos elektronemisszió elvét kihasználva addig sokszorozunk, míg mérhető jellé válik a mennyisége. Ennek alapján alkotta meg azt a fotoelektron-sokszorozót, mellyel ilyen jellegű méréseket lehetett elvégezni.

Az elkészült fotoelektron-sokszorozó egy vákuumcső, melynek az egyik végén egy fotokatód, a másik végén pedig egy anód található. A csőben a fotokatód és az anód között nagyszámú (8-24) dinóda helyezkedik el, melyek olyan elektródák, melyek a becsapódó elektron hatására másodlagos emisszió révén elektronsokszorozást valósítanak meg, tehát több elektront bocsátanak ki, mint amennyi beérkezett. Dinódát először Albert W. Hull alkalmazott a dynatron nevezetű elektroncsőben 1918-ban és ezt erősítésre használták, a detektálásban való alkalmazás azonban teljesen új gondolat volt. 

A fotoelektron-sokszorozó ezek után úgy működött, hogy ha a fotokatódot elérte egy foton, akkor az fotoemisszió révén egy elektront indított el a csőben. Ha ezt egy fókuszáló elektródával az első dinódára irányítjuk, akkor az a másodlagos emisszió révén már több elektront bocsát ki. A következő dinóda már ezt a több elektront sokszorosítja és a cső végére érve már érzékelhető áram mérhető az anódon. Így vált érzékelhetővé egyetlen foton is a találmánnyal. A találmány megalapozta az atomszámlálás módszerét is, s folyékony nitrogénnel hűtve a rendszert a zajok okozta bizonytalanságok is kiküszöbölhetőek lettek. Mivel a fotoelektron-sokszorozó sokkal rövidebb reakcióidővel működött, mint a Geiger-számláló, ez később lehetővé tette számára egy, a Compton-szórásra vonatkozó koincidinciakísérlet elvégzésével annak a bizonyítását, hogy az eneriamegmaradás törvénye az atomi részecskék esetében is teljesül, mert a Compton-szórásnál  energia és a lendület koincidenciája egy billiomod másodpercen belül van. Az igazolás és ennek a rendkívül rövid időnek a kimérése szellemesen egyszerű volt: a két jelet vivő vezetékek közül az egyiket 1 cm-rel (!!!) meghosszabbította, mire a koincidencia teljesen megszűnt. Erre a zseniális kísérletre sajnos már csak 1955-ben, Washingtonban volt lehetősége. A fotoelektron-sokszorozó viszont még az Egyesült Izzóban készült el, sőt az 1938-as felfedezés után Werner Heisenberg és Neumann János számára is készített példányokat. 

Időközben a politikai helyzet nagyot változott, az Egyesült Izzó a második világháború idején hadiüzem lett. A körülmények Bay számára is megnehezedtek, a zsidónak nyilvánított munkatársakat elhurcolták, a gépek egy részét elvitték, majd a gyárat is teljesen leállították. Felerősödtek viszont a radartechnikával kapcsolatos kutatások, mert ezek a háború megnyerése szempontjából mindkét oldalnak fontosak voltak. Ebben az időszakban alakult meg Bay Zoltán vezetésével az a csoport, amelyik a radarfejlesztéseket végezte és eközben azt is kitűzte céljául, hogy radarjelet küld a Holdra és megpróbálja érzékelni a visszaverődő jelet. Mivel a földi radarérzékelésben is az impulzus üzemmóddal lehetett a teljesítményt megnövelni, egyértelmű volt, hogy a Holdat is impulzus üzemmódban érdemes radarozni. A Dallos György által kifejlesztett adócsőhőz így Papp György, Sólyi Antal és Magó Kálmán készített impulzusgenerátort. 1944 májusában viszont Bay Zoltán és Papp György Simonyi Károllyal közösen elméleti számítások alapján arra jutott, hogy a visszavert jel még így is egytizede lesz a zajszintnek, azaz nem lesz érzékelhető. Ennek ellenére Bay határozottan kijelentette: „Márpedig megradarozzuk a Holdat”. Akkor még nem tudta, hogy sokkal több problémát kell leküzdeni, mint amit akkor látott. 

Bay azt találta ki, hogy ha egy impulzus visszavert jele elvész a zajban, akkor sok impulzus jelét kell összegezni és ez már értékelhető eredményt fog adni. Ehhez azonban akkoriban nem volt elektronikai megoldás, tehát más módszert kellett keresni. Erre a hidrogén-coulométert látta alkalmasnak Bay, amit Budincsevics Andor és Váríró Emil meg is tervezett. Ez a berendezés 30 %-os kálium-hidroxid oldatot tartalmazott, s a beérkezett impulzus hatására kivált hidrogén mennyisége növekedett impulzusról impulzusra, ez adta az összegzést.

A számítások azt mutatták, hogy körülbelül 1000 impulzus visszaverődését kellene összegezni. A Holdról 2,5 másodperc múlva érkezik vissza a radarjel, tehát ha 3 másodpercenként küldenek jeleket, akkor ez 50 perces folyamatos működéssel teljesíthető. Igen ám, de az 1944 augusztusában végzett kísérletek eredménytelenek voltak: hol technikai hiba, hol áramszünet miatt nem sikerült az 50 perces működést biztosítani. Közben a légitámadások miatt a csoportnak ki kellett költöznie Nógrádverőcére, 1945 márciusában pedig a szovjet hadsereg elkobozta a készülékeiket is.

Az újrakezdésre már ismét Újpesten került sor, de ekkor már csak a 2,5 méteres sávon tudtak kísérletezni a 0,5 méteres helyett, ami tovább rontotta a jel-zaj viszonyt. Nem maradt más hátra, mint az antennaméret növelése, hogy kompenzálják az újabb veszteséget. Ebben Istvánffy Edwin jeleskedett, az Egyesült Izzó épületének a tetejére épült fel a hatalmas antenna és a coulométert is Faraday-kalitkába tették, hogy a lehető legkevesebb külső zaj érje. A méréseket is éjszaka folytatták, tovább minimalizálva a zavaró jeleket és végül 1946. február 6-án sikerült a kísérlet: az 50 perces sorozat alatt a coulométerben 4 %-kal több hidrogén keletkezett, mint amit a zaj termelhetett volna. Ezzel megtörtént a sikeres Hold-radarozás, mint arról a 70 éves évforduló kapcsán a HTE honlapján is megemlékeztünk. Sajnos időközben az Amerikai Egyesült Államokban – jóval magasabb technikai és személyi feltételek között – John H. DeWitt vezetésével a Diana projekt keretében 1946. január 10-én sikerült kimérni a Holdról visszaverődő radarjelet, tehát az elsőség őket illeti, azonban ez mit sem von le Bay Zoltánék eredményéből, ami sokkal nehezebb körülmények között és más technikával sikerült.

Közben Bay Zoltánt a tudományos munkássága elismeréseként 1945. május 28-án a Magyar Tudományos Akadémia rendes tagjává választották. A háború befejeződése után Bay megszervezte az Egyesült Izzóban a termelés újraindítását és megindult az izzólámpagyártás is, amiből exportra is jutott. Az államosításhoz azonban azt kellett bizonyítani, hogy az Egyesült Izzó szabotálja a termelést, így megindultak a gyanúsítgatások és az éjszakai kihallgatások. 1948-ban egy, a Bécsi Egyetemről érkezett meghívást kihasználva Bay Zoltán elhagyta Magyarországot és elfogadva a George Washington Egyetem meghívását, a kísérleti fizika professzora lett. Ekkor folytatta a Compton-szórással kapcsolatos gyorskoincidencia kísérleteit, de emellett biofizikai témákban együtt dolgozott a szintén emigrációba kényszerült Szent-Györgyi Alberttel valamint a flip-flop áramkörök fejlesztésében Neumann Jánossal is. 1955-től 1972-ig, nyugdíjazásáig a National Bureau of Standards (Nemzeti Mérésügyi Hivatal) atomfizikai osztályát vezette. Itt végül hosszú küzdelem után elérte, hogy a méter definíciója a fénysebességen alapuljon. Ezt az 1965-ben tett javaslata alapján 1983-ban fogadták el Párizsban az SI mértékrendszer alapjául. 

Bay Zoltánt az 1948-as emigrációja után megfosztották állampolgárságától, kitüntetéseitől és MTA tagságától is. Először 25 év múlva, 1973-ban jött haza az Eötvös Loránd Fizikai Társulat meghívására. Ettől kezdve azonban többször is járt Magyarországon. 1981-ben az Eötvös Társulat tiszteleti tagjává választotta, majd 1989-ben az MTA is visszaállította Bay Zoltán rendes tagságát és azt visszamenőlegesen is folyamatosnak tekintik. 1990-ben Bay Zoltán állampolgárságának a megvonása is hatályát vesztette, azonban erről nem tudott, ez csak 2019 áprilisában derült ki mindenki számára. Így élete utolsó két évét – tudtán kívül – ismét magyar állampolgárként élte meg. 1990-ben kapta meg a Magyar Köztársaság rubinokkal ékesített zászlórendjét, amit a Magyar Köztársaság elnöke, Göncz Árpád adott át 1990. szeptember 15-én a washingtoni magyar nagykövetségen. Ugyancsak 1990-ben jelent meg az önéletírása Az élet erősebb címmel, amiből az 1941 és 1948 közötti történéseket örökítette meg a saját életén keresztül. Bay Zoltán 1992. október 4-én hunyt el Washingtonban. Végakarata szerint hamvait hazaszállították és szülőföldjén, Gyulaváriban temették el 1993. április 10-én. 

Bay Zoltán emlékezetét számos szobor, iskolák neve, utcanevek és egy kisbolygó is őrzi, de ezek közül is kiemelkedik a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit kft., amely Bay Zoltán innovatív gondolkodását is igyekszik továbbvinni a kutatás-fejlesztés terén.


dr. Bartolits István
 

Technikatörténeti évfordulók

--------------------------------------------------

Legközelebbi események

HTE Közgyűlés 2020 2020.09.08. 16:00 - 2020.09.08. 18:30
HTE Infokom 2020 2020.11.18. 9:00 - 2020.11.20. 13:00

Kiemelkedő támogatóink