Juozas V. Vaitkus: „Be lazerio šiandien būtų sudėtinga gyventi“

Profesorius Juozas Vidmantas Vaitkus – vienas iš puslaidininkių fizikos mokyklos kūrėjų ir plėtotojų. 1966 m. jis sukonstravo ir įžiebė pirmąjį Lietuvoje lazerį. Dirba Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Puslaidininkių fizikos katedroje (1977–2002 m. buvo jos vedėjas) ir Taikomųjų mokslų institute (1992−2002 m. buvo jo direktorius), nuo 1997 m. yra Glazgo (Škotija) universiteto kviestinis profesorius.

– Kada ir kaip sužinojote apie lazerio sukūrimą? Studijas Vilniaus universitete pradėjote 1958 m., taigi ar ši žinia Jus kaip jaunąjį tyrėją sudomino iš karto?

– Žinią apie tai, kad sukurtas pirmasis lazeris, išspausdino žurnalas „Nature“. Šiame leidinyje skelbiami reikšmingiausi mokslo pasiekimai, tad jau vien publikacijos pasirodymas reiškė, kad šis įvykis – svarbus žingsnis moksle. O mus naujiena pasiekė per įvairią spaudą. Daugiausia − trumpomis žinutėmis, kuriose pranešta apie naujo tipo šviesos šaltinį.

Jei atvirai, lazeris iš pradžių manęs nesudomino. Tuo metu lazerio impulsą sudarė daug trumpų impulsų, o mes puslaidininkių tyrimams konstravome įvairius trumpų šviesos impulsų šaltinius, todėl šis impulsų „miškas“ jiems nebuvo tinkamas. Tačiau netrukus buvo paskelbta, kad gautas vieningas trumpas, milijardinių sekundės dalių, impulsas. Tai sužinoję, mes ėmėme ieškoti, kaip tokius impulsus panaudoti savo medžiagotyros tyrimams. Išgirdęs, kad su naujojo lazerinio tipo impulsais yra dirbama Maskvoje, Sovietų Sąjungos mokslų akademijos Fizikos institute, garsiajame FIAN‘e, ėmiausi žygių, kad ten patekčiau.

– Ir kaip Jums 1965 m., tuo metu jau doktorantui, pavyko patekti į FIAN‘o laboratoriją?

– Tam reikėjo specialių leidimų, nes dalis darbų buvo įslaptinti. Juos gauti nebuvo paprasta, tačiau man pasisekė, mat Radiofizikos katedros dėstytojas Ignas Gaška buvo studijavęs kartu su šio instituto direktoriaus pavaduotoju Olegu Krochinu. Šis, beje, mėgo šauniai atrodyti, todėl kostiumus siūdindavosi Vilniuje. Kaip tik tuo metu jam turėjo būti patvarkytos kelnės, tad I. Gaška pasiūlė jas man imti ir nuvežti pačiam O. Krochinui į Maskvą. Taip gavau leidimą ir, patekęs pas instituto pavaduotoją, išdėsčiau jam savo idėjas, o šis savo ruožtu pranešė apie mane laboratorijos ir instituto vadovui Nikolajui Basovui. Pakalbėjus su juo paaiškėjo, kad maskviškiai taip pat neturi tokiems tyrimams reikiamos aparatūros, tad sutarėme, jog grįšiu į Vilnių, sukonstruosiu nešiojamąją aparatūrą ir atvešiu ją į Maskvą.

Neilgai trukus aš grįžau į Maskvos institutą, tik jau su savo aparatūra, kuri tilpo į du lagaminus. Iš pradžių man žadėjo leisti FIAN‘o laboratorijoje dirbti tik vakarais, tačiau mano idėjos ir aparatūra juos taip sudomino, kad ėmėme kartu dirbti nuo ankstyvo ryto iki vėlyvo vakaro.

Prieš man atvykstant, laboratorijoje buvo bandoma lazerio šviesa sukelti termobranduolinę reakciją. Darbai buvo visiškai slapti, todėl net patys instituto darbuotojai į laboratoriją patekdavo tik gavę specialius leidimus. Buvo užsiminta, kad aš buvau pirmas žmogus „iš išorės“, kuris pateko į šią laboratoriją.

– Kokią aparatūrą vežėte į Maskvą?

– FIAN‘as vykdė valstybinį užsakymą – kūrė elektroniniu spinduliu valdomą lazerį (ši technologija būtų leidusi gaminti ir didelio skersmens televizorių ekranus). Tam planuota naudoti kadmio selenidą, tačiau prieš tai reikėjo išmatuoti, kokia yra šioje medžiagoje sužadintų krūvininkų gyvavimo trukmė. Mano sukonstruota aparatūra kaip tik ir buvo tam skirta, be to, aš atvežiau ir kadmio selenido kristalų. Taigi, galima sakyti, vieni kitiems buvome abipusė dovana – tiek aš džiaugiausi jų suteiktomis galimybėmis, tiek jie maniškėmis.

Tyrimai FIAN‘o laboratorijoje vyko sėkmingai, tad išvykdamas gavau lazerio galvutę. Be to, susitariau, kad į FIAN‘ą pasimokyti dirbti lazeriu būtų priimtas dar vienas lietuvis. Taip laboratorijoje atsidūrė tuo metu trečiame kurse studijavęs Remigijus Baltramiejūnas. Vėliau jis tapo profesoriumi ir Fizikos instituto Lietuvoje vadovu.

Tuo metu aš išvykau į Armėniją, kur buvo pradėti auginti lazerio gamybai būtini rubino kristalai.

Konstruodami lazerį Vilniuje, labiausiai vargome dėl kondensatorių baterijos. Šių baterijų reikėjo itin daug: tam, kad galėtume sukaupti lazerio blyksniui gauti reikiamą energiją, jų sudėjome nemažą spintą, nes tuo metu Vilniuje didelės darbo įtampos ir didelės talpos kondensatorių nebuvo.

1966 m. pavasarį jau turėjome pirmąjį lazerį Lietuvoje. Netrukus paskelbėme ir su šiuo lazeriu atliktų tyrimų rezultatus, o rudenį jau dirbome su moduliuotos kokybės impulsais.

– Pirmąjį Lietuvoje lazerį konstruoti baigėte 1966 m. kovą. Kas buvo šalia Jūsų, kai pirmą kartą jį paleidote ir gavote pirmą lazerio žybsnį?

− Dirbome dviese − aš ir Remigijus Baltramiejūnas. „Žiūrovams“ demonstruodavome, kaip sekasi didinti lazerio galią ir taip pradeginti įvairias medžiagas: iš pradžių pradeginome kopijavimo kalkę, po to – varinę foliją. Dar šiek tiek padidinę galią, pradeginome carinį rublį. Tada ėmėmės kitų bandymų su šviesos harmonika, pradėjome konstruoti lazerio stiprintuvus. Netrukus pasiekėme tokį lazerio šviesos intensyvumą, kad ore galėjome spinduliu išgauti kibirkštis. Visa tai, be abejo, labai traukė dėmesį, tad į mūsų laboratoriją žmonės traukė masiškai, ištisomis ekskursijomis. Bet truputį pažaidę, mes susitelkėme moksliniams darbams. Į šiuos darbus vienas po kito jungėsi jaunesni studentai, kurių didelė dalis vėliau tapo mokslų daktarais, profesoriais, pasaulyje žinomais specialistais.

Reikia paminėti, kad nuolat bendradarbiavome su tuo metu Maskvoje dirbusiu Algiu Piskarsku. Jis mums atsiųsdavo stiprintuvų brėžinių kopijas. Naudodamiesi tais brėžiniais mes ir dirbome. Taigi buvo gražus bendradarbiavimas tarp komandos Vilniuje ir lietuvių studentų Maskvoje.

– Kaip jautėtės, išgavę pirmąjį lazerio blyksnį? Ar tuo metu suvokėte, kad padarėte kai ką reikšminga šalies mokslo ir technologijų istorijoje?

– Ne. Jeigu būtume suvokę, gal būtume ir nusifotografavę prie to lazerio. Tačiau mes tai priėmėme kaip visiškai normalų darbinį pasiekimą: juk daugelį dalykų, kuriuos tuo metu darėme, darėme pirmieji Lietuvoje. Tokia buvo mūsų kasdienybė.

− Ar tie darbai buvo unikalūs, palyginti su Sovietų Sąjungoje ar užsienyje atliekamais tyrimais?

– Mūsų pirmasis lazeris nebuvo unikalus. Jo kūrimas buvo daugiau kūrybinis ir inžinerinis, o ne mokslinis darbas. Tačiau vėliau mes atradome naują tyrimų kryptį ir jau 1966 m. sąjunginėje mokslo konferencijoje, skirtoje puslaidininkių tyrimams, skaitėme pranešimą apie lazerio impulsu sužadintos medžiagos savybių ypatumus. Be mūsiškio, konferencijoje buvo perskaitytas tik dar vienas pranešimas, kuriame kalbėta apie lazerį. Taigi bent jau Sovietų Sąjungoje labai nedaug mokslininkų tuo metu dirbo su lazeriais.

– Tačiau pirmasis lazeris Lietuvoje buvo įžiebtas praėjus šešeriems metams nuo jo atradimo...

– Svarbu pabrėžti, kad lazerį mes naudojome kaip tyrimų prietaisą – kaip mokslo objektas jis mums nebuvo svarbus. Tačiau mes tapome pionieriais, vieni pirmųjų sėkmingai pradėję naudoti lazerius puslaidininkių tyrimuose. Be to, mes atlikome ne tik optinius matavimus, bet ir tyrėme, kokią įtaką ši šviesa daro medžiagos laidumui, o tai pasaulyje tyrė labai nedaug mokslininkų.

– O ar lazeriai konstruoti kitose Sovietų Sąjungos respublikose?

– Atrodo, šiek tiek anksčiau už mus su lazeriais pradėjo dirbti Baltarusijos mokslininkai, tačiau su jais mes nesivaržėme, daugiau konkuravome su Ukrainos (Kijevo) ir Rusijos (Leningrado ir Maskvos) mokslo centrais.

Vis dėlto stipriausios lazerininkų komandos dirbo Maskvoje. Viena buvo Maskvos universitete, kuriame tuo metu studijavo ir trys radiofizikos studentai iš Vilniaus – A. Piskarskas, Evaldas Maldutis ir Irena Gulbinaitė. Antroji − Mokslų akademijos Fizikos institute, kuriame darbavosi Nobelio premijos laureatai N. Basovas ir Aleksandras Prochorovas. Iš šių centrų ir plito lazerių žinios po visą Sovietų Sąjungą.

– Beje, ar po darbo Maskvos institute Jūs ir toliau palaikėte glaudžius ryšius su Nobelio premijos laureatu N. Basovu?

– 1979 m. Vilniaus universitetui minint 400 m. jubiliejų, pakviečiau N. Basovą atvykti į šią šventę. Dar kartą į Vilnių jis buvo atvykęs 1981 m., tačiau jau kaip „Žinijos“ draugijos vadovas. Abu kartus jis apsilankė mūsų laboratorijose, prireikus atsiliepimais paremdavo mūsų darbus, taigi palaikėme gražius santykius.

Per N. Basovą su mumis susisiekė lietuvis kardiochirurgas profesorius Jurgis Brėdikis. Jis kreipėsi į N. Basovą, ketindamas panaudoti lazerį širdies operacijoms. N. Basovas pakvietė būtent mus padėti J. Brėdikiui. Iš savo komandos šį darbą pavedžiau Mindaugui Petrauskui, ir darbai buvo pradėti. Buvo siekiama šviesolaidžiu pasiekti širdyje infarkto zoną, lazeriu pradeginti kanalą ir taip atnaujinti kraujo cirkuliaciją. 1983 m. J. Brėdikis atliko pirmą pasaulyje tokią širdies operaciją klinikoje.

– Grįžkime prie pirmojo lietuviško lazerio. Koks buvo tolesnis jo likimas?

– Atlikę reikiamus matavimus, mes jį perdarėme, panaudodami aktyviuoju elementu stiklą, legiruotą neodimiu, nes plėsdami darbų barą nusipirkome Armėnijoje pagamintą komercinį rubino lazerį. Tačiau kai lazerį parsivežėme, jis neveikė. Tuomet peiliu nupjovėme laidus, išėmėme Armėnijoje gaminto lazerio galvutę ir ją įstatėme į mūsų sukonstruotą įrangą. Netrukus mes ir patys pradėjome kurti galvutes lazeriams.

Pirmąjį lazerį panaudojome tirdami mūsų sukurtos kompiuterio akies savybes, o ši akis buvo skirta teksto nuskaitymo mašinai, kuri vaizdą turėjo nuskaityti optine mechanine sistema. Šį prietaisą, pavadintą „Rūta-702“, pagamino Vilniaus skaičiavimo mašinų konstravimo biuras, o jo akis baigėme kurti 1968 m. Šis mūsų darbas buvo įvertintas premija, o pati mašina apkeliavo ne vieną parodą. Beje, kompiuterio akių – „fotoliniuotės“ ir „fotomatricos“ − kūrimas buvo pagrindinis mano darbas, tad su tuomečiu katedros vedėju profesoriumi Jurgiu Viščaku buvom sutarę: jeigu šis darbas eisis sėkmingai, dalį pinigų aš galėsiu naudoti eksperimentams su lazeriais. Vėliau jis tapo lazerių entuziastu ir, pereidamas dirbti į Fizikos institutą, sakė, kad visus instituto skyrius jis „suvers ant lazerio spindulio“.

– Daug metų dirbote ir tebedirbate su lazeriais. Save laikote lazerių fizikos atstovu ar vis dėlto esate puslaidininkių fizikas?

– Esu puslaidininkių fizikos atstovas, kuriam lazeris yra vienas iš pagrindinių instrumentų puslaidininkių savybėms, taip pat kitoms medžiagoms tirti.

Stipriai lazerio spinduliu sužadintuose puslaidininkiuose atskleidėme ir ištyrėme daugybę naujų efektų, sukūrėme ar modifikavome daugybę puslaidininkių tyrimo metodikų. Viena iš jų buvo įdiegta pirmųjų heterolazerių technologijos kontrolei (beje, už šių technologijų sukūrimą rusų mokslininkas Žorezas Alfiorovas 2000 m. gavo Nobelio premiją).

Dabar jau bene 10 m. dalyvaujame Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijos Didžiojo hadronų kolaiderio projekte, sprendžiame, kaip pagerinti kolaiderio puslaidininkius detektorius. Lazeris čia irgi yra vienas iš mūsų naudojamų tyrimų instrumentų.

Šiuo metu vykdome dar vieną projektą: Helsinkyje yra mūsų sukurta aparatūra, leidžianti matuoti medžiagų savybes esant už keliolikos metrų nuo eksperimento vietos ar tarp tyrėjo ir eksperimento esant betoninei sienai. Laboratorijoje tiriama, kaip reaguoja milžiniška radiacija švitinama medžiaga. Ši aparatūra vienintelė tokia pasaulyje, ir joje taip pat naudojami lazeriai, beje, pagaminti Lietuvoje.

– Kaip manote, ar lazerių technologijos, jų pritaikymas šiandien išgyvena aukso amžių? O gal ateityje lazeris bus taikomas dar plačiau?

– Lazeris šiandien yra tapęs patogiu instrumentu, be kurio jau būtų sunku gyventi. Kiekvienas iš mūsų vienaip ar kitaip naudojame lazerius. Pavyzdžiui, įjungus kompiuteryje esantį kompaktinių plokštelių rašytuvą, pradeda veikti net trys lazeriai.

Lazeris labai smarkiai veržiasi į mediciną – čia dar nearti dirvonai. Jau statomi reaktoriai, kuriuose termobranduolinė reakcija valdoma lazeriu. Be to, nauji lazeriniai metodai leidžia milžiniškai sustiprinti elektromagnetinį lauką, o tai puiki galimybė veržtis jau į didelės energijos sritį – branduolio fiziką.

Dar viena patraukli niša – itin didelio intensyvumo lazerių kūrimas. Jau ieškoma būdų, kaip lazeriais generuoti petavatų (t. y., vieno kvadrilijono vatų) galią. Lietuvoje taip pat galėtų būti kuriamos visiškai naujos pramonės sritys, naudojančios lazerį. Pavyzdžiui, medicinos diagnostikos prietaisai, nanodarinių technologijos, saulės energetikai skirti elementai.

– Kas, Jūsų nuomone, lėmė, kad turime tokią stiprią lazerių fizikos mokyklą?

– Turbūt galima būtų sakyti, kad reikiamu momentu atsirado reikiamų žmonių. Eksperimentinės fizikos katedros vedėjas profesorius Povilas Brazdžiūnas, supratęs, kad Lietuvai reikia įvairių sričių specialistų, padalijo katedrą į dvi dalis. Tokiu būdu J. Viščakas gavo puslaidininkių sritį, o P. Brazdžiūnas liko radiofizikoje. Vienas iš svarbiausių tuo metu šiai mokslo šakai keltų uždavinių buvo mikrobangų stiprinimas. Vilniuje veikė uždaras mokslo institutas, vadinamoji pašto dėžė, kuri dirbo būtent mikrobangų generavimo ir kiek vėliau optinio ryšio srityse. Kai lietuviai išgirdo apie naujovę − radijo bangų generavimą kvantiniais metodais, nusprendė siųsti savo studentus į geriausius Sovietų Sąjungos mokslo centrus, kad šie pasisemtų naujausių žinių. Taip į Maskvą išvyko trys studentai.

Su vienu iš jų, E. Maldučiu, tuo metu gyvenau viename Vilniaus bendrabučio kambaryje. Prieš jam išvažiuojant patariau, kad Maskvoje jis žūtbūt stengtųsi patekti tarp tų, kurie dirba su lazeriais. Beje, lietuviai pateko pas skirtingų sričių lazerių specialistus: E. Maldutis – lazerio spinduliuotės sąveikos su medžiaga, I. Gulbinaitė – puslaidininkių lazerių, o A. Piskarskas − netiesinės optikos ir lazerių fizikos.

Po metų P. Brazdžiūnas į Maskvą studijuoti išsiuntė dar du studentus – Kazimerą Burneiką ir Algirdą Stabinį. Vienas jų gilinosi į parametrinės sąveikos reiškinius, kitas – į bėgančios bangos stiprintuvus. Grįžę į Lietuvą, jiedu prisijungė prie A. Piskarsko komandos.

Sėkmingai lazerių fizika plėtota dar ir dėl to, kad tuometė sistema užtikrino mokslo ir pramonės bendradarbiavimą, t. y. mokslininkai gaudavo daug visokiausių užsakymų. Tiek A. Piskarsko, tiek mano komandai netrūko didžiulių užsakymų, tad gautas lėšas galėjome nukreipti prioritetinių mokslo krypčių darbams.

– Ar lazerių fizika Lietuvoje sugebės ir ateityje išlaikyti tokį aukštą lygį?

– Jeigu mūsų valdžia taip „stengsis“, šis potencialas gali ir užgesti. Kaip ten bebūtų, Lietuvos lazerių klasteris yra patraukli sritis, čia dirba daug jaunų, gabių žmonių, todėl judama į priekį. O kiek to judėjimo bus ateityje, priklauso ir nuo to, kiek valdžia tam skirs dėmesio.

Reikia pastebėti, kad visos šiandien sėkmingai veikiančios lazerių įmonės buvo įkurtos dar Sąjūdžio metais, vėliau naujų beveik ir neatsirado. Kad ir kaip gražiai valdžia kalbėtų, susidaro įspūdis, kad ji ne skatina mokslo ir verslo bendradarbiavimą, o jam trukdo.

– Gal kuriamas „Saulėtekio slėnis“ galėtų būti proveržis šioje kryptyje?

– Išties dabar tai yra vienintelė viltis. Tačiau net ir šio slėnio kūrimas neapsieina be valdžios kaišiojamų pagalių. Juk jei ne jos stabdantys sprendimai, „Saulėtekio slėnis“ jau seniai galėjo veikti. Maža to, dar net nesukurta teisinė slėnio veiklos bazė. Tad jeigu „Saulėtekio slėnyje“ mes ką nors ir sukursime, realiai įkurti efektyvių naujų įmonių negalėsime, nes kol kas įstatymai draus. Štai toks paradoksas.

Kalbino Egidijus Jaseliūnas
2009 m. spalis