W drugim odcinku cyklu #pokolenieNCN rozmawiamy z prof. Michałem Tomzą z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Naukowiec opowiada o ultraniskich temperaturach, precyzyjnych pomiarach i asymetrii materii oraz antymaterii, a także o eksperymencie zaprojektowanym do pomiaru asymetrii elektronu – zjawiska, które może wyjaśnić przewagę materii nad antymaterią we wszechświecie.
Pokolenie NCN to badaczki i badacze wnoszący istotny wkład w rozwój nauki. Bohaterem drugiego odcinka jest Michał Tomza – naukowiec zajmujący się opisem materii w ultraniskich temperaturach, badający podstawy świata kwantowego i zabierający głos w debacie o przyszłości polskiej nauki. Rozmawia Anna Korzekwa-Józefowicz.
Zrozumieć, dlaczego istniejemy
Michał Tomza koncentruje się na jednym z kluczowych problemów współczesnej fizyki – wyjaśnieniu, skąd bierze się różnica między ilością materii i antymaterii we wszechświecie. – Jednym z zagadnień, które nas teraz bardzo interesuje, jest wykorzystanie naszych pomiarów i układów eksperymentalnych do zrozumienia różnicy między ilością materii i antymaterii we wszechświecie – tłumaczy naukowiec. – Obecne prawa fizyki nie pozwalają tego wyjaśnić.
Zespół Michała Tomzy proponuje podejście oparte na ultrazimnych cząsteczkach, które pozwalają prowadzić wyjątkowo precyzyjne pomiary. Celem jest sprawdzenie czy elektron wykazuje subtelną asymetrię – hipotezę, której dotychczas nikt nie potwierdził eksperymentalnie. Taki efekt mógłby wskazywać na asymetrię w prawach fizyki, która tłumaczy przewagę materii nad antymaterią. – Pokazaliśmy, że przy użyciu odpowiednio przygotowanych ultrazimnych cząsteczek można bardzo precyzyjnie zmierzyć „kształt" elektronu – mówi Michał Tomza. – Jeśli uda się zaobserwować tę asymetrię, byłby to ważny krok w zrozumieniu, dlaczego w ogóle istniejemy.
Zespół naukowca opracował teoretyczną koncepcję eksperymentu. Na jej podstawie współpracujący z nim badacz z Florencji zdobył blisko 2 mln euro finansowania na jego realizację. – Jeśli w ciągu kilku lat uda się zaobserwować tę asymetrię, kolega prowadzący eksperyment może mieć duże szanse na Nagrodę Nobla – mówi Michał Tomza.
Dokładność sekundy na tle wieku wszechświata
Badania prowadzone są w warunkach skrajnej próżni i ultraniskich temperatur, które pozwalają jednocześnie „wyciszyć" otoczenie i wzmocnić efekty kwantowe. – W środku jest mniej atomów niż w przestrzeni międzykosmicznej. Staramy się uzyskać po prostu nic, perfekcyjne nic – opisuje fizyk. Takie warunki umożliwiają osiąganie ekstremalnej precyzji pomiarów – rzędu jednej sekundy w odniesieniu do wieku wszechświata.
Michał Tomza jest fizykiem teoretykiem – jego głównym narzędziem pracy są modele matematyczne i obliczenia prowadzone na superkomputerach. Na ich podstawie opisuje możliwe zjawiska i wskazuje, co oraz jak można zmierzyć. Ściśle współpracuje z zespołami doświadczalnymi w kraju i za granicą, które weryfikują te przewidywania w laboratoriach, wykorzystując rozbudowaną aparaturę, m.in. układy laserowe i optyczne. Do studia przyniósł element takiej aparatury – komorę próżniową, czyli część układu eksperymentalnego, w którym usuwa się niemal wszystkie cząstki, by stworzyć warunki zbliżone do przestrzeni międzykosmicznej. W tak przygotowanym środowisku możliwe są bardzo precyzyjne pomiary i badanie zjawisk kwantowych.
Nauka to inwestycja, która zmienia gospodarkę
Pytany o wpływ badań podstawowych na rozwój gospodarczy, Michał Tomza zwraca uwagę na konieczność szerokiego finansowania nauki. – Staramy się zrozumieć, żeby nauczyć się kontrolować. A kiedy nauczymy się kontrolować, pojawiają się zastosowania – tłumaczy. Historia nauki dostarcza przykładów: laser, tranzystor, prąd elektryczny – każde z tych odkryć wyrosło z badań podstawowych, zanim stało się technologią. – Nawet niech co setny naukowiec odkryje coś, co zamieni się w przełomową technologię – to już zmieni gospodarkę – dodaje. Równie ważny jest, jego zdaniem, pośredni wkład nauki: kształcenie studentów, budowanie postaw intelektualnych, rozwijanie humanistyki jako narzędzia rozumienia relacji społeczeństwa z technologią.
Droga do samodzielności z NCN
Finansowanie z NCN umożliwiło naukowcowi powrót do Polski po stażu zagranicznym i rozpoczęcie samodzielnych badań. – Dzięki temu finansowaniu mogłem stworzyć własny zespół – mówi. Wyniki uzyskane z pierwszych grantów NCN, uzupełnionych o finansowanie Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, stały się najmocniejszą częścią wniosku o grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych – i to one, zdaniem Tomzy, przesądziły o jego sukcesie. Jaką radę ma dla młodych badaczy i badaczek? Wskazuje na znaczenie ambicji i systematyczności. – Widzę dużo mniejszy związek między intelektem i zdolnościami a wynikami niż między ciężką pracą, motywacją i fascynacją – mówi. – Najlepsze rezultaty przynosi systematyczność.
Gościnią pierwszego odcinka cyklu była dr hab. Aleksandra Rutkowska z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. W kolejnym odcinku wystąpi dr Małgorzata Kot, archeolog z Uniwersytetu Warszawskiego. Premiera zaplanowana jest na 16 kwietnia.