Bay Zoltán
1900-1992
Bay Zoltán 1900. július 24-én született a Békés megyei Gyulaváriban. Apja a kis falu református lelkipásztora volt. Elemi iskoláit szülőfalujában végezte. A csillagos ég már gyermekkorában vonzotta. Sok-sok évvel később így emlékezik: "Gyermeki fantáziámat különösen a Hold izgatta. Késő estig játszottam az udvaron és megigézve néztem, miként húz el a Hold a templomtorony mögött. Nézőpontomból a Hold és a templom tornya oly közel levőnek tűnt, hogy motoszkálni kezdett bennem a kérdés: mi lenne, ha felmásznék a torony tetejére? Elérhetném, megtapogathatnám a Holdat? A felnőttek jóindulatúan mosolyogtak kérdésemen, de a gondolat továbbra is bennem élt, megőriztem az álmom." - Ez az álom a radarcsillagászat úttörőjének gyermekkori ábrándja volt.
Bay Zoltán 1910-1918 között gimnáziumi tanulmányait a híres debreceni Református Kollégiumban végezte, ahol két matematika-fizika szakos tanár: Nyáry Béla és Jakucs István volt rá nagy hatással. Jakucs mestere volt a diákok kemény munkára ösztönzésének. De hatással volt gondolkodásmódjára Newton "Principia" című munkája is, amit latin eredetiben olvasott. Osztály-, iskolatársai voltak Szabó Lőrinc, Gyulyás Pál, Kodolányi János, Illyés Gyula, Németh László, Zilahy Lajos. A XX. századi szépirodalom nagy egyéniségeivel kötött barátsága a debreceni évek után sem szakadt meg.
Érettségi után a budapesti tudományegyetem matematika-fizika szakán folytatta tanulmányait, ahol Eötvös Loránd évtizedeken át tanított fizikát. Bay Zoltán személyesen már nem lehetett Eötvös-tanítvány, mivel a professzor 1919-ben meghalt. Egyetemi évei alatt Bay tagja volt a híres Eötvös Kollégiumnak, mely az egyetem tevékenységével párhuzamosan sok kitűnő művészt, tudóst nevelt. Tagjai között volt Kodály Zoltán, Zemplén Győző fizikus, Gombocz Zoltán nyelvész. Bay két említett gimnáziumi tanára: Nyáry és Jakucs is Eötvös kollégista volt.
Bay Zoltán egyetemi tanulmányai befejezése után oktatói kinevezést kapott az Elméleti Fizika Intézetbe. 1926-ban a legmagasabb kitüntetéssel szerezte meg doktori fokozatát (sub auspiciis gubernatoris). Disszertációjával - "Az átlátszó közegek magneooptikájának molekuláris elméletéhez" - az atomfizika új, fejlődő irányzatához csatlakozott.
Az évszázad húszas éveiben a fiatal magyar tudósok tanulmányaikat, kutatásaikat külföldi intézményekben folytatták. A fizikai kutatások nemzetközileg elismert központja abban az időben Berlin volt. Wigner Jenő, Szilárd Leó, Neumann János tökéletesítette itt tudását. Bay négy évet töltött Berlinben a Collegium Hungaricum és a Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaften (Német Tudományos Segélyegylet) ösztöndíjával. Itt, a Laue-kollokvium vitáin többek között olyan szaktekintélyekkel vett részt, mint Planck és Einstein.
Az első évben a Physikalisch Technische Reichsanstaltban (Birodalmi Fizikai-Műszaki Intézet) folytatott kutatómunkát. Itt fejlesztette ki Werner Steinerrel együttműködve az ún. Bay-Steiner-féle lámpát, amelyet spektroszkópiai kísérletekben ultraibolya fényforrásként használnak.
1927-1930 között a berlini egyetem Fizikai Kémiai Intézetében Bodenstein professzor mellett dolgozott. Itt érte el első nemzetközi jelentőségű sikerét. Werner Steinerrel közösen az aktív gázokon elvégzett kísérletük - melyet Bay Zoltán által kifejlesztett, teljesen új módszerrel végeztek - bizonyította be először spektroszkópiai úton, hogy az aktív nitrogéngáz szabad nitrogénatomokat (naszcens) tartalmaz.
A nemzetközi szakirodalom elismerte Bay vizsgálati eredményét. Bay és Steiner 1930-ban közös közleményben foglalták össze korábbi és legújabb eredményeiket is. Az elismerés hozta meg Bay Zoltánnak a szegedi egyetem Elméleti Fizikai Tanszékét, ahol oktatói tevékenységén kívül további kutatásokat végzett.
Szegeden folytatta a kondenzált gázkisülések fizikai problémáinak még Berlinben megkezdett vizsgálatát, találmányaira szabadalmat kapott:
Eljárás és berendezés gázkisülési világítócsövek üzembentartására, a bejelentés napja 1928. 10. 28., lajstromszáma DE 107122;
Berendezés gázkisülési világítócsövek színváltozására, a bejelentés napja 1932. 07. 14., lajstromszáma HU 108864.
A 108864 sz. szabadalmi leírás ábraoldala
Visszatekintve Bay négyéves berlini tartózkodására: közeli kapcsolatba került Walther Bothéval, aki 1954-ben fizikai Nobel-díjas lett. Bothe Hans Geigerrel végzett kísérleteket, amelyek a kialakuló új tudományág, a kvantummechanika fejlődésének alappillérei lettek. Bay az eredmény kvantummechanikai jelentőségét olyan kiemelkedőnek találta, hogy koincidenciamérések kivitelezésének tökéletesítésére az elemi részecskék számlálásával kezdett kísérletezni laboratóriumában. Útmutatásai alapján két tanítványa: Papp György és Szepesi Zoltán Geiger-csöveket készített, disszertációjuk a másodlagos gamma-sugárkibocsátás intenzitáseloszlásának mérésével foglalkozott. Az eredményekkel Bay nem elégedett meg, döntő javulás csak akkor állt be a mérés sebességében, amikor az elektronsokszorozó bevezetésével teljesen új számlázási elvet valósított meg.
Bay Zoltán Szegeden egy olyan egyetemmel ismerkedhetett meg, amely abban különbözött az ország többi egyetemétől, hogy külön matematika és természettudományi kara volt. Bay Zoltánt bensőséges barátság fűzte Riesz Frigyes matematikushoz és Haar Alfrédhoz, aki a matematikai logika terén szerzett elismerést. Az orvostudományi karon Szent-Györgyi Alberttel működött együtt, később az Egyesült Államokban is foglalkoztak biofizikai problémák megoldásával.
Ugyancsak a szegedi orvostudományi karon Purjesz Béla és Rusznyák István orvosprofesszorok kérésére Bay új rendszerű elektrokardiográfot tervezett, amely széles frekvenciatartományban, torzításmentesen regisztrálta a szív működését. Kidolgozta a szívritmus-szabályozó elvi alapjait, de megvalósítására már nem került sor, mert Aschner Lipót, az Egyesült Izzólámpa és Villamos Rt. (Tungsram) vezérigazgatója a gyár budapesti laboratóriumának vezetésére kérte fel.
Ezután Bay Zoltán két nemzetközileg elismert helyen: a Tungsram laboratóriumban és a Budapesti Műszaki Egyetemen folytathatta kutatómunkáját. A Tungsram szilárd anyagi háttérrel és kitűnő kutatógárdával rendelkezett. Bay Zoltánnak a laboratórium vezetőjeként számos szabadalma volt fénycsövek és elektroncsövek kifejlesztése terén.
Bay professzor a Tungsram anyagi támogatásával megszervezte, majd vezette a Budapesti Műszaki Egyetemen az Atomfizikai Tanszéket. Tervezte, hogy létrehoz egy másfél millió voltos részecskegyorsítót, de ez a II. világháború miatt nem készülhetett el (Simon Károly fejezte be 1953-ban).
Amint azt számos publikációja bizonyítja, Bay Zoltán sohasem hagyott fel az alapkutatással, az elméleti fizika művelésével. Ezt bizonyítják a rádióhullámokról és az atomfizikáról írott cikkei. Rendszeresen résztvett és előadott Ortvay Rudolfnak, a budapesti tudományegyetem elméleti fizika professzorának a fővárosban szervezett konferenciáin, ahol a tudományos élet szaktekintélyei gyűltek össze (Max Planck, Werner Heisenberg, Walther Bothe és sokan mások).
Bay Zoltán állandóan kutatott az ionizációnál gyorsabb folyamatok után, hogy megnövelhesse az atomszámlálók sebességét. A századelőn Ernest Rutherford és Hans Geiger viszonylag lassú ionlavinát használtak. Bay Zoltánnak az a zseniális ötlete támadt, hogy a másodlagos elektronsokszorozás új utakat nyithat a gyors atomszámlálásban. 1937-ben Budapestre érkezett V. K. Zworikin, az Amerikai Rádiótársaság kutatója, ő már tervezett egy, az erősítőtechnikában használatos elektronsokszorozót, Bay tervét pesszimistán fogadta. Szerinte az óriási elektronikus háttérzaj miatt Bay soha nem érhet célhoz. Bay és csapata azonban nem adta fel a reményt.
Bay Zoltán frekvencia mérésére szolgáló kísérleti berendezésének vázlatrajza
Bay úttörő jellegű kísérletében először alkalmazta a másodlagos elektronsokszorozás elvét az atomszámlálásban: az előkészített számlálóberendezést a folyékony nitrogén hőmérsékletére lehűtve, a zaj szinte teljesen megszűnt. A másodlagos elektronsokszorozás révén a részecskeszámlálás sebességét három nagyságrenddel meg lehetett növelni. Így Bay törekvései a nagysebességű koincidenciakísérletek terén valóra váltak. Ma ez képezi alapját minden, a gyors atomszámlálásban alkalmazott eljárásnak. A magyar kutatók gyors szcintillációs kristályok híján nem tudták folytatni ezirányú kutatásaikat, a következő évtizedben az Egyesült Államokban és Kanada atomkutató laboratóriumaiban fejlesztették ki.
Az új módszer nemzetközi elismerésének ékes bizonyítéka, hogy Bay dr. két, az elektronsokszorozás elvén alapuló számlálóját Washingtonban az Energy Research and Development Administration (Energiaügyi Hivatal) és a National Museum of History and Technology, Smithsonian Institution (Nemzeti Múzeum) együttműködésével létrejött "Atomsmashers 50 Years" (Atomrombolók 50 év) című kiállításán központi helyen állították ki.
Bay Zoltán sokirányú kutatási tevékenységét bizonyítja, hogy később, a washingtoni években együtt dolgozott Neumann Jánossal az elektronikus számítógép működésének tökéletesítésén. Bay erre a célra kifejlesztett egy flip-flop-szervo áramkört, amely az elektronsokszorozó alkalmazásával másodpercenként százmillió művelet elvégzésére volt képes. Ez hatalmas előrelépés volt az akkor ismert percenkénti egymillió művelethez képest. Neumann 1957-ben bekövetkezett korai halála megakadályozta őket a projekt befejezésében.
Bay Zoltán a mikrohullámú technika megismerése, a radar kifejlesztése után rájött arra, hogy az új technikával ki lehetne jutni az űrbe, a mikrohullámú jelek segítségével el lehetne érni a Holdat. A kutatás közben felmerült nehézségek nem tántorították el céljától.
Elgondolásának lényege a jelek ismétléséből és a gyenge visszhangok összegezéséből állt. Csapatával - 10 tudós és 30 műszaki szakember - úttörője lett a Holddal való kapcsolatteremtésnek.
1942-ben a magyar kormány felkérésére a Bay-csoport kifejlesztette a honvédségi radart: nagy területek ellenőrzésére, közeledő ellenséges légierő korai észlelésére szolgált ez a radarrendszer.
Bay Zoltán 1944. március elején felvetette, hogy radar segítségével kapcsolatba lehetne lépni a Holddal. A katonai radarkészülék paraméterei nem voltak megfelelőek, mert a Holdról kapott visszhang amplitúdója csak egy nagyságrenddel volt kisebb - a számítások alapján - mint a vevőberendezés zajszintje. A kísérleteket a Tungsram laboratóriumában végezték, amelyet később a légitámadások miatt Budapestről Nógrádverőcére telepítettek. A kísérletek többször félbeszakadtak, majd végleg abbamaradtak Budapest ostroma miatt. A teljesen új berendezés megépítését 1946 januárjára fejezték be. Az első sikeres kísérletet 1946. február 6-án hajtották végre.
Valamivel korábban, 1946. január 10-én Belmarban, az Egyesült Államok jól felszerelt radarállomása John H. DeWitt tábornok irányításával a Holdról visszaverődő radarjelek észleléséről számolt be. Az amerikai és magyar kísérletek összehasonlítását Vajda Pál és John A. White publikálta, melyben arról számoltak be, hogy Belmarban az adó- és vevőfrekvencia kristályvezérlésű volt. Baynak nem volt kristályvezérlésű adója, kísérletében több zavarforrás és korlátozó tényező volt, melyekről ő maga is ír tanulmányában.
Mindezek a pontatlansági tényezők kiküszöbölhetők voltak a coulombmétereket (vízbontáson alapuló voltmérő) felhasználó jelösszegezési módszer révén. Bay 1946-os történelmi cikkkében (A mikrohullámok visszaverődése a Holdról, Acta Physica Hungarica, 1946, 1.) már előre látta, milyen alapvető fontosságú ez az összegezési módszer a radartevékenység Holdon túli kiterjesztése szempontjából.
A Hold-radarkísérlet lelke, a tíz coulombméterből álló műszer, melyet jelösszegező memóriaként használtak
A későbbi kutatócsoportok által végrehajtott Vénusz-radarkísérletben A. G. Smith és T. D. Carr alkalmazta Bay Zoltán elgondolásait. Tudományos körökben ma világszerte egyetértenek abban, hogy "az Egyesült Államok hadseregének radarállomása és a magyar tudós, Bay Zoltán egymástól függetlenül észlelt radarvisszhangokat a Holdról és ezzel vette kezdetét a radarcsillagászat".
Bay Zoltán tudományos érdemei mellett nem feledkezhetünk meg a háborús évek alatti emberi magatartásáról. Kemény harcot kellett vívnia a Tungsram laboratóriumban azért, hogy olyan kitűnő szakemberek, mint Winter Ernő és Dallos György zsidó származásuk ellenére csoportjának tagjai lehessenek. Amikor Aschner Lipótot, a Tungsram vezérigazgatóját 1944-ben elhurcolták a németek, mentőakciót kezdett. Táviratok röpködtek ide-oda, ami akkoriban elég kockázatos dolog volt. Az eredmény: a németek 1944 decemberében a svájci határhoz szállították a lerongyolódott, már alig vánszorgó Aschnert, és százezer svájci frankért átadták a cég svájci igazgatójának.
A diákévek, a berlini és szegedi évek, valamint a Tungsram laboratóriumban és a budapesti tudományegyetem Atomfizikai Tanszékén eltöltött évek után, miközben 1946-48 között a Magyar Tudományos Akadémia Matematikai és Természettudományi Osztályának elnöki tisztét is betöltötte, megelégelte a kommunista rendszer egyre gyakoribbá váló zaklatásait és követte jó barátja, Szent-Györgyi Albert példáját, 1948-ban emigrált az Amerikai Egyesült Államokba. A George Washington Egyetem professzoraként folytatta kísérleteit.
A megmentettek köszönőlevele Bay Zoltánhoz
1955-ben igazolta, hogy a Compton-szórásnál (a röntgensugarak szóródása az atomok külső elektronjain) az energia és lendület megmaradása néhány százmilliárdnyi (!) pontossággal teljesül. Ugyanebben az évben kinevezték az USA Nemzetközi Szabványügyi Hivatalának osztályvezetőjévé. Bay Zoltán itt javasolja először, hogy a szekundum alapállandó mellé a méter definícióját a vákuumban mért fénysebesség adja meg. Ezzel kapcsolatban 1965-ben hivatalos jelentést terjesztett be. Ahhoz azonban, hogy ezt a szándékát sikerrel valósíthassa meg, szüksége volt a fénysebesség igen nagy pontosságú ismeretére is. Bay Zoltán és munkatársa, J. A. White további kísérleteket végeztek a fénysebesség frekvenciafüggésére. Igazolták, hogy a fénysebesség vákuumban 1020
A Franklin Intézet által adományozott Boyden-díj oklevele
Bay Zoltán 1972-ben nyugdíjba vonult a Nemzetközi Szabványügyi Hivatalból. Folytatta azonban kutatásait a fénysebesség mérésével és az egységesített idő-hosszúság mértékrendszerrel kapcsolatban. Tudományos előadásainak során tudósokkal vitatkozott, közleményeiben annak a szilárd meggyőződésének adott hangot, hogy a "fénysebesség adott értéke alapján egységesített idő-hosszúság mértékrendszer lesz a jövő rendszere". Nyugdíjba vonulása után a washingtoni Amerikai Egyetem fizikai fakultásán John A. White-tal végzett kísérletei során bebizonyította, hogy a fény sebessége szinte független a fény színétől (frekvenciájától). A fénysebesség állandósága alapvető feltétele az új, egységes mértékrendszer bevezetésének is.
A méter definíciója a történelem folyamán többször változott. 1790-ben a francia forradalom kormánya megbízta a Francia Tudományos Akadémiát, készítsen javaslatot az egyetlen és megváltozhatatlan mérték- és súlyrendszer bevezetésére. Az Akadémia alapelve akkor az volt, hogy az alapegységeket a természetből kell venni, a földkvadránsnak tízmilliomod része legyen az 1 méter alapegység. A földkvadráns hosszát 7 évi fáradságos munka után sikerült meghatároznia Mechain és Delambre tudósoknak. A Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottság el is készítette platinából az ősmétert, "minden időkre minden nemzetnek" 34 példányban. A 14. sorszámú etalont Magyarország kapta. (Az etalonok 1020 mm hosszú kivitelűek.)
Ezt követően számtalan kísérlet történt a méter minél pontosabb meghatározására. A természettudományos gondolkodás és kutatás fejlődését bizonyítja, hogy a méter jelenleg használt definícióját a magyar Bay Zoltán professzor javaslatára vezették be, amely időmérésre vezeti vissza a hosszúság meghatározását.
A "fényre szabott méter" mértékegységének a meghatározását a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottság 1983-ban fogadta el, Bay Zoltán kutatásainak eredményeként. Eszerint a hosszúság egységes alapegység. Annak az útnak a hosszúsága, amit a fény vákuumban 1/299 792 458 másodperc idő alatt tesz meg.
Bay Zoltán és Szent-Györgyi Albert 1973-ban
Bay Zoltán professzor megkapta a legnagyobb kitüntetéseket, amit a tudományos világ és szülőhazája, Magyarország adhatott. 1978-ban az Edinburgh-i Egyetem a tudományok tiszteletbeli doktora címmel tüntette ki, 1981-ben a Magyar Tudományos Akadémia és az Eötvös Loránd Fizikai Társulat tiszteletbeli tagjává választotta. 1990-ben a Magyar Köztársaság elnökétől, Göncz Árpádtól a Rubinokkal Ékesített Zászlórend kitüntetést vehette át.
Bay Zoltán mindig is magyar fizikusnak tartotta magát. 1973-tól rendszeresen hazalátogatott Magyarországra. Akkor jött először, amikor az Akadémiától az első hívó levelet megkapta.
Halála előtti években Bay Zoltán így vallott: "Sohasem tagadtam, hogy magyar vagyok, magyar maradtam és már az is maradok, amíg ennek a világnak a poros útjait taposom".
Bay Zoltán 1992. október 4-én Washingtonban hunyt el. Hamvait végakaratának megfelelően hazaszállították, és szülőföldjén, Gyulaváriban 1993. április 10-én helyezték örök nyugalomra.
Felhasznált irodalom
Francis S. Wagner: Nagy Ferenc: Bödők Zsigmond: Staar Gyula: Funk Edit