Ha Hevesy György Magyarországon maradhat, a hafniumot ma talán hungaricumnak hívnák

Hevesy György talán a 20. század legsokoldalúbb tudósa volt: 1943-ban a kémiai Nobel-díjat ítélték oda neki, de legalább ennyire megérdemelten megkaphatta volna a fizikai vagy az orvosi Nobel-díjat is. Élete során bejárta korának szinte minden fontosabb laboratóriumát, és neves egyetemek professzora volt kémiai, fizikai sőt orvosi fakultásokon is.

Hevesy György (George de Hevesy) nemesi család sarjaként született 1885-ben Budapesten. A Piarista Gimnáziumban érettségizett, majd először a Budapesti Egyetem, utána a Berlini Műszaki Egyetem hallgatója volt, doktori fokozatát viszont már a Freiburg Egyetemen kapta meg 1908-ban.

Kutatói munkájának első állomása Svájcban volt a műszaki egyetemen, ahol Fritz Haber professzor irányítása mellett tanulmányozta az ammónia szintézisét. Jelentős fordulatot hozott munkájában, amikor 1910-ben Ernest Rutherford manchesteri laboratóriumába került, ahol az atomfizika megteremtőivel dolgozhatott együtt. Innen Bécsbe vezetett az útja, ahol 1913-tól bekapcsolódott az akkor kidolgozott radioaktív nyomjelzéssel folytatott kísérletekbe.

Hevesy GyörgyFotó: Wikimedia Commons

Korai eredményeiért viszont a Budapesti Egyetemtől kapott tudományos kitüntetést (Venia Legendi). 1915-ben besorozták az Osztrák-Magyar Monarchia hadseregébe, majd a háború után fél évig, a Tanácsköztársaság idején professzori állást foglalt el. Ez később megbocsáthatatlan bűnnek számított, amiért arra kényszerült, hogy elhagyja az országot, és elfogadja Koppenhágában a Niels Bohr által felkínált kutatási lehetőséget.

A radioaktív izotópokkal végzett kémiai, fizikai és orvosi alkalmazásokban elért eredményeinek köszönhetően számos nemzetközi laboratóriumtól kapott meghívásokat. Így vállalt professzori munkát a Freiburgi Egyetem fizikai-kémia tanszékén, majd 1930-ban a Cornell Egyetemen, Ithakában, emellett vissza-visszajárt Koppenhágába is, a Niels Bohr Intézetbe, de tanított és kutatott még Gentben és Stockholmban is az ottani egyetemeken.

A periódusos rendszer 72. elemének felfedezése

Hevesy György az olyan kutatók mintaképe volt, akik szervesen összekapcsolják az alapkutatást az alkalmazásokkal. Kutatómunkájának homlokterében a rádium- és ólomizotópok bomlási folyamatainak tanulmányozása állt, és állandóan kereste, hogy milyen kémiai, fizikai és orvosi alkalmazások lehetségesek. Kifejlesztette az aktivációs analízis technikát, amelyben neutronbombázással hozott létre új izotópokat, és nagymértékben továbbfejlesztette az izotópszétválasztási eljárásokat.

Hevesy (balra fönt) egy 1932-es találkozón olyanok társaságában, mint Hans Geiger és Ernest Rutherford

Eközben fedezte fel a periódusos rendszer mindaddig hiányzó 72. elemét, amiért akár fizikai Nobel-díjat is érdemelt volna. Ezt az elemet hafniumnak nevezi a kémia, de talán, ha Hevesy nem kényszerül hazájának elhagyására, a hungaricum nevet is kaphatta volna. A hafnium név ugyanis Koppenhága régi nevére utal, amit Hevesy az ott végzett munkásságának tiszteletére választott.

Egy késve átadott Nobel-díj

Hevesy érdeklődése kiterjedt izotópokkal nyomjelzett növények és állatok biológiai folyamatainak tanulmányozására is, amit az általa elsőként létrehozott radioaktív foszfor-31 és kálium-51 izotópokkal végzett el. Munkájának homlokterében voltak az orvosi és klinikai alkalmazások, többek között azt vizsgálta, hogyan alakulnak át a fehérjék röntgensugárzás hatására, és ez hogyan hat tumorokra.

Így lett ő az első, aki a klinikai gyakorlatba bevezette a sugárterápiát. Az sem lett volna indokolatlan, hogy orvosi Nobel-díjban részesítsék, a Nobel-díj-bizottság azonban a kémiai Nobel-díjat ítélte oda neki 1943-ban a radioaktív nyomjelzőkkel végzett kísérleteiért. A történethez még hozzátartozik, hogy az ünnepélyes átadásra csak 1944-ben került sor, mert a bizottság nem tartotta Nobel végakaratához méltónak, hogy a háború legpusztítóbb időszakában adjanak át kitüntetéseket.

Kormeghatározás radioaktív izotópokkal

A radioaktív izotópok alkalmasak kormeghatározásra (radiometric dating), ezt nevezzük radioaktív órának. Ezt a módszert Hevesy egyik tanítómestere, Ernst Rutherford alkalmazta először, a tanítvány pedig továbbfejlesztette. A módszer alapja, hogy izotópok bomlásakor létrejöhetnek akár tovább bomló, akár stabilis izotópok, amelyek eredetileg nem voltak jelen a vizsgált anyagban (sziklákban, szerves fossziliákban, ókori kerámiákban). Az új, képződő „leány” izotópok arányát összevetve az eredeti radioaktív izotópok mennyiségével következtethetünk arra, hogy mikor jött létre a vizsgált anyag. A módszer akkor hatékony, ha a képződéstől eltelt idő nem sokkal rövidebb vagy hosszabb a szóban forgó izotóp felezési idejénél. További feltétel, hogy a vizsgált anyagból sem a „szülő”, sem a leány izotóp ne távozhasson el, és ne kerüljön be ilyen izotópokat tartalmazó szennyezés. A leggyakrabban használt eljárások a radiokarbon (14C), a kálium-argon és az urán-ólom kormeghatározások.

A legismertebb példa a szerves anyagok kormeghatározására a 14C izotóp, amelynek felezési ideje 5730 év, vagyis ennyi idő alatt alakul át a 14C izotópok fele 14N izotóppá. Ez az izotóp a néhány száz évtől hatvanezer évig terjedő időzónában használható. Ha ennél régebbi a minta, akkor a maradék 14C izotópok mennyisége mar nem elegendő a módszer alkalmazásához.

A radiokarbonos kormeghatározás viszont nem a 14C és 14N izotóp arány meghatározásán alapul, hanem a 14C izotóp koncentrációjának mérésén. Ezt az teszi lehetővé, hogy a 14C izotóp kozmikus sugárzás hatására csak a Föld ionszférájában jön létre, ami állandó radioaktívizotóp-mennyiséget állít elő a légtér CO2 molekuláiban. (A légköri atombomba-robbantások megemelték a radiokarbon szintjét, amit a kormeghatározásnál figyelembe kell venni). Az élő szervezetbe beépülő szén-dioxid miatt a szövetekben szintén jelen van a 14C izotóp, viszont az élet megszűntével a szén-dioxid-felvétel leáll, és a fossziliákban fokozatosan csökken a radiokarbon-koncentráció.

A földtörténet geológiai objektumainak korát már a hosszabb élettartamú izotópok teszik lehetővé. Az urán-235 izotóp például 700 millió év alatt bomlik el ólom-207-re, az urán-238 pedig 4,5 milliárd év alatt hozza létre az ólom-206 izotópot. Erre alapozva adta meg Hevesy az első reális – milliárd év feletti – becslését a Föld korára, amelynél korábban sokkal rövidebb értéket tételeztek fel. A Föld korára a mai pontosabb módszerek 4 és fél milliárd évet állapítanak meg.

A szerző fizikus, a BME és az ELTE címzetes egyetemi tanára. A Qubiten a Kalandozások a fizikában címen futó sorozatának írásai itt olvashatók.  

Kapcsolódó cikk a Qubiten:

Magyarul is elindult a világ egyik legjobb tanulási oldala

A 10 éve indult Khan Academy pontgyűjtős, videós, önálló tanulást támogató platformja a gamifikációt használja a tanulók motiválására. Támogatók híján a magyar oldalon egyelőre sovány az átböngészhető anyag, és a hazai oktatás állapota is kérdésessé teszi, mennyire egészítheti ki ez a szolgáltatás az iskolai munkát.