Părintele materiei reci, la București

Știința inspiră: Profesorul Cornell printre studenții Universității Politehnice București, 10-11 noiembrie 2015. Foto: Honeywell Initiative for Science & Engineering

Laureatul premiului Nobel pentru Fizică Eric Cornell a stat de vorbă timp de două zile cu politehniștii din București și – puțin – și cu National Geographic România.

Cine este Profesorul Cornell
A reușit să producă o nouă stare a materiei, în 1995, la șapte decenii după ce fusese intuită de Satyendra Nath Bose și Albert Einstein. A răcit materia gazoasă până aproape de zero absolut (-273,15 C) și a încetinit atomii până când nu s-au mai comportat ca atomi, ci au început să vibreze la unison. Condensatul Bose-Einstein i-a adus în 2001 premiul Nobel pentru Fizică, alături de colegul lui Carl Wieman, de la JILA (Universitatea din Colorado, Boulder), și de Wolfgang Ketterle, de la MIT. Reușita lor a deschis calea cercetărilor în superfluide, supercomputere, și ceea ce a ajuns să se numească generic fizica materiei reci.

Săptămâna trecută, Profesorul Eric Cornell, a venit la București să stea de vorbă cu studenții de la Universitatea Politehnică, cărora le-a prezentat cercetarea sa de Nobel. „Condensatul Bose-Einstein nu e ceva care trebuie investigat în sine, e un instrument”, a spus Profesorul Cornell. „Inventezi un microscop – 10 ani mai târziu nu prea mai ai ce să spui despre el, ci despre ceea ce faci cu el. Adică implicațiile lui tehnologice sunt modeste – un accelerometru îmbunătățit, computerul cuantic (nimeni nu știe cum o să arate, dar trebuie ținut în frig), însă descoperirile științifice pe baza lui sunt foarte substanțiale”.


El a remarcat că unele din întrebările studenților din București – despre provocările tehnice și inginerești ale BEC, depre condensat și gravitație, despre faptul că amestecarea superfluidului rezultat poate duce la încălzirea sa – au arătat o fascinație pentru detaliu care este marca unei minți inginerești.

 

Profesorul Cornell participă la Honeywell Initiative for Science & Engineering (HISE), prin care compania Honeywell aduce cercetători de marcă să interacționeze cu studenții din diferite țări, inclusiv România, printr-o serie de conferințe, grupuri, prânzuri de lucru, discuții. „Ideea HISE e de a furniza inspirație și un model pentru știință și tehnologie ca o carieră și ca mod de viață și, sper, de a incita și de a informa despre posibilitățile domeniului”, a spus Cornell. El a subliniat că orice student de succes are un model și a amintit de profesorul lui de fizică din liceu, care antrena și echipa de înot și care l-a inspirat enorm, Încerc să fac și eu la fel pentru studenții de toate vârstele, pe care îi încurajez călduros să urmeze o carieră în știință – e ceva extrem de incitant!

Știința este pentru Eric Cornell și o cale bună de a ajunge la domeniul tehnologiei: „Aduci cu tine creativitate și ești pregătit în fața incertitudinii (ca cercetător, nu pornești de la premiza că știi deja răspunsul)”. Cât depre Nobelul său, cercetătorul american a spus că deși premiul se duce către o persoană, el răsplătește de fapt o întreagă întreprindere. „De aceea, e bine să ai o masă critică de oameni care fac eforturi pentru a dezvolta o zonă de expertiză. Dacă ar fi să ofer un sfat României, ar fi să se concentreze pe un domeniu, să aducă tineri talentați care să vadă în el o șansă de dezvoltare personală și profesională”.

Relaxat și plin de umor, fizicianul american a vorbit de problemele de logică și fizică pe care i le dădeau părinții să le rezolve la culcare, în loc de povestea de noapte bună („nu prea funcționau, ba dimpotrivă”), și-a exprimat regretul că vede copiii atât de absorbiți de jocurile video („nu vreau să sun ca un moș, dar aș prefera să-i văd jucând cărți, măcar acolo pot aduce o parte mai mare din ei înșiși”), și a afirmat că partea ce mai interesantă a tehnologiei e acolo unde interacționează cu oamenii.


Preocupat de etica științei, nu a uitat să amintească că lumea s-a schimbat irevocabil din cauza tehnologiei, focul fiind produsul tehnologic cel mai benefic dar și cel mai distructiv, pentru că încălzirea globală e un rezultat al arderii. „Dar nu ne mai putem întoarce înapoi, am întârziat deja 100.000 de ani. Acum trebuie să mergem înainte, și să fim cu atât mai concentrați pe soluții!”  a conchis el.

Iată întrebările la care a răspuns pentru cititorii National Geographic România:

În cei 20 de ani care au trecut de când ați creat Condensatul Bose-Einstein (CBE), care sunt cele mai importante descoperiri din fizica materiei reci?

Una dintre cele mai importante a fost extinderea de la lumea bosonilor la lumea fermionilor, a fost un pas major care a necesitat atingerea unor temperaturi și mai scăzute și dezvoltarea unor tehnici noi, iar pioneratul i-a aparținut unei fiziciene tot de la Boulder, pe nume Deborah Jin. A fost ceva minunat, una dintre cele mai mari reușite. Apoi, oamenii au învățat să așeze atomii într-o rețea optică, o rețea fină de „pete” de lumină, în care fiecare atom poate deveni un bit de computer, un unu sau un zero, în funcție de cum se învârtește atomul într-o direcție sau în cealaltă. A fost un pas de la condensate în direcția computerelor cuantice, foarte interesant. Acestea au fost cele mai interesante realizări, mă doare să spun că nu am luat parte la niciuna din ele, dar cel puțin am fost acolo la început.


Lucrați acum la tehnici de manipulare a atomilor reci – este acesta un pas către nanotehnologie?

Aș zice că legătura între ultra-rece și ultra-mic este importantă, dar ceva mai indirectă. Nu e ca și cum luând atomii și răcindu-i foarte tare i-am putea așeza apoi după un model, foarte apropiați unul de celălalt. Probabil că nu. Mai curând, conexiunea e de ordin intelectual. Din nou, ceea ce unifică aceste două domenii e mecanica cuantică, domeniul fizicii care e important atât pentru ultra-rece, cât și pentru ultra-mic. Deci dacă avansăm cu înțelegerea mecanicii cuantice a materiei reci, unde efectele sunt mari și ușor de văzut, vom înțelege efectele și la nivelul nano, unde e foarte greu să vezi ce se întâmplă. Aș zice să acesta e lucrul cu adevărat important.

Când credeți că vom putea vedea aceste descoperiri în viața de zi cu zi?

Hm, e posibil să mai treacă ceva timp. Sunteți nerăbdătoare? Ar putea să mai dureze …


Computerul cuantic există totuși…

Există computere cuantice, dar până una alta nu prea sunt folositoare, adică nu sunt foarte puternice, nu cât un computer obișnuit. Ca să ajungă acolo mai e mult de lucru, și mare parte din muncă nu e doar în domeniul dezvoltării tehnologice, ci chiar pentru a ajunge la o mai bună înțelegere a ce se petrece în mecanica cuantică a multor obiecte care interacționează. E o problemă dificilă și o provocare, una pe care trebuie s-o abordăm din multe direcții, inclusiv, cred, din cea a materiei reci.

Care sunt noile dumneavoastră direcții de cercetare?

Am câteva direcții, mă preocupă electronii, o particulă fundamentală, dar una extrem de familiară, de care oamenii știu de aproape un secol. Deci studiez electronul și mai exact studiez dacă este sau nu asimetric.

Sunt polul nord și polul sud al ai electronului identici? Aici pe Pământ, polul nord și polul sud sunt complet diferiți, unul are munți, celălalt ghețuri marine, unul are urși polari, celălalt pinguini, nimeni nu le poate confunda. Dar polii unui electron, de câte ori te uiți la ei par foarte similari. Dacă cei doi poli sunt sau nu diferiți e important pentru a înțelege istoria noastră foarte îndepărtată, de fapt pre-istoria. Ne dăm seama că universul e format din materie și nu din anti-materie. Dar de ce e așa? Cum de nu avem în mod egal din amândouă? Trebuie să existe o asimetrie, o diferență care a intervenit la vremea Big Bang-ului. Iar asimetria care ar fi dus la acest rezultat, ar fi făcut și cei doi poli ai electronului să fie diferiți. Deci e o chestiune foarte importantă, pe care o cercetăm experimental – pentru că eu sunt un experimentalist.


Cum anume faceți asta? Cum luați un atom, cum îl manipulați și priviți în interiorul lui? Cu ce instrumente?

Toate instrumentele au de-a face cu laserul. De obicei ne gândim la lasere ca la niște lumini foarte puternice, dar ele sunt de fapt lumini extrem de precis controlate. Le cunoaștem lungimea de undă, direcția, totul e foarte, foarte exact cunoscut. Deci măsurarea atomilor, deplasarea lor, încetinirea lor, mutarea lor dintr-un loc într-altul, totul se face cu multe combinații de lasere. Într-unele din experimentele mele folosesc opt lasere – aparate de poate un milion de dolari – lasere, lasere, lasere. Și totul se rezumă la faptul că fotonul, acea unitate a luminii, interacționează cu atomul într-un mod pe care îl înțelegem foarte bine, așa că putem folosi fotonul și ca să măsurăm, și ca să manipulăm atomul.

Și cercetarea asimetriei, încotro va duce? Urmăriți un scop practic sau e vorba de pură curiozitate intelectuală?

Câte puțin din amândouă. Experimentul cu electronul e motivat în special de curiozitate față de univers. De ce în univers există doar materie, și nu antimaterie? Această asimetrie foarte mare ar putea fi legată de cea mult mai mică, dar la fel de fundamentală, amintită mai devreme: e polul nord al electronului la fel ca polul său sud? Dar în același timp, experimentul e și un exercițiu tehnologic în măsurătoarea de precizie absolută, iar măsurătorile precise duc adeseori la progrese cu relevanță mai directă în metrologie, măsurarea timpului, navigație, etc. Vom vedea!

Ca un cercetător atât de pasionat, ce le-ați spune celor care, mai nou, neagă adevărul științific?

Le-aș spune că îi cunosc foarte bine pe cercetători. Suntem niște oameni competitivi, certăreți, antipatici și dezorganizați. Vorbim prea mult și nu suntem în stare să ținem un secret. Dacă o parte dintre noi ar conspira să țină departe de ochii publicului adevărul despre aterizarea pe lună, sau încălzirea globală, sau vaccinuri, noi ceilalți am fi fericiți să scotocim peste tot și să le scoatem la iveală secretele. Faptul că nu se întâmplă așa ar trebui să le spună ceva. Uneori, răspunsurile cele mai simple sunt cele corecte. Chiar s-a aterizat pe lună. Vaccinurile nu-ți fac rău. Planeta se încălzește.

– Domnica Macri

17 noiembrie 2015

Vezi și alte gânduri ale fizicianului Eric Cornell în ediția din decembrie a revistei National Geographic România.



Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*