Fizik, ki pogleda pod vsak kamen

Predstavite nam instrument, ki ga najpogosteje ali najraje uporabljate pri delu.

Največ uporabljam metode magnetne resonance – jedrsko magnetno resonanco, elektronsko paramagnetno resonanco in mionsko spinsko relaksacijo. Pri vseh treh gre pravzaprav za isti fizikalni pojav: v magnetnem polju ustrezni magnetni dipolni momenti precesirajo, se vrtijo okoli magnetnega polja, podobno kot se os vrtavke suče v zemeljskem gravitacijskem polju. Magnetno polje ustvarjajo superprevodne tuljave, s katerimi lahko v naših laboratorijih dosežemo magnetna polja tudi do 10 tesel, kar je stotisočkrat več, kot je močno zemeljsko magnetno polje. Informacijo o lokalnih lastnostih materiala razberemo s točnim merjenjem precesijskih frekvenc, ki pa se pri NMR eksperimentih spreminjajo od nekaj 10 do 100 MHz, pri EPR eksperimentih pa od nekaj 10 do 100 GHz. Vse to se potem meri v odvisnosti od temperature.

Za iskanje novih stanj snovi je treba ohladiti vzorce do zelo nizkih temperatur, tudi do –272 °C. Pogosto pa smo prisiljeni razviti povsem svoje eksperimentalne naprave, ker za nekatere poskuse na trgu ni mogoče dobiti ustrezne opreme. Tak primer je razvoj visokotlačnih celic, s katerimi smo dosegli pritisk nekaj gigapaskalov (za ponazoritev, to je tako, kot da bi delali poskus na globini 100 kilometrov pod morjem) in tako z magnetno resonanco raziskovali superprevodnost v fulerenskih soleh.


 

V največ sto besedah opišite, kaj raziskujete.

Ukvarjam se z raziskavami kvantnega magnetizma in superprevodnosti, ki pa med seboj pogosto tekmujeta. S pomočjo kontrolnega parametra, na primer tlaka ali pa z drobnim spreminjanjem kemijske sestave snovi, lahko v takih primerih vzorec pripeljemo iz magnetnega v superprevodno stanje, kjer električna upornost snovi pade na 0. Kvantna spinska stanja lahko v grobem razumemo kot neko novo magnetno stanje snovi, kjer se kljub močnim interakcijam med magnetnimi dipolnimi momenti klasičen magnetni red, recimo tak, kot ga poznamo v feromagnetnih ali pa antiferomagnetnih snoveh, ne vzpostavi niti pri temperaturi 0. Magnetni momenti se med seboj močno čutijo in so povezani, a se nikoli zares ne umirijo. Kvantnomehanski pojavi v takih primerih povsem določijo magnetno obnašanje snovi.
 

Zakaj imate radi znanost?

Znanost mi omogoča razumeti svet, ki me zanima. V tem fizikalnem svetu znanosti vladata neki red in logika, čeprav je morda na prvi pogled vse skupaj videti zelo zapleteno. Pri delu sta mi enako pomembna tako pot (iskanje reda) kot cilj (razumevanje reda). In ko s kolegi pridemo do konca, smo kot majhni otroci, ki so se ravnokar naučili nekaj novega in odkrili, da so se odprla še nova vprašanja, na katera ta hip še ne poznamo odgovora.


 

Kaj dobrega bi vaše delo lahko prineslo človeštvu?

Predvsem novo znanje. Morda bo to znanje nekomu v prihodnosti tudi uspelo uporabiti. To bo verjetno pri uporabi novih naprednih materialov v kvantnih tehnologijah, kot so zelo občutljivi senzorji magnetnih polj. Take tehnologije so potencialno zanimive v medicinski fiziki.
 

Kdaj ste vedeli, da boste znanstvenik?

Ko sem še zaključeval študij, si nisem niti natančno predstavljal dela znanstvenika. Potem pa sem začel pripravljati diplomsko delo pod mentorstvom akademika dr. Roberta Blinca. Od njega sem se nalezel pristnega navdušenja za znanost in se naučil pravega raziskovalnega dela. Verjetno je bil to zame tisti odločilni trenutek v karieri.
 

Kaj zanimivega poleg raziskovanja še počnete?

V prostem času živim čisto običajno, posvečam se družini in občasno hobijem, šahu, kolesarstvu … Res pa je, da znanstveniki nenehno razmišljamo o svojem delu. Zato smo pa na trenutke tudi v prostem času, kako naj rečem, zanimivi.
 

Kaj je ključna lastnost dobrega znanstvenika?

Radovednost. Po mojem bo dober znanstvenik pogledal pod čisto vsak kamen, kaj se tam skriva. Tako bo prišel do novih odkritij, pogosto povsem nepričakovano in zelo verjetno sploh ne v prvotni smeri raziskovanja
 

Katero bo najbolj prelomno odkritje ali spoznanje v znanosti, ki bo spremenilo tok zgodovine v času vašega življenja?

Znanost ponuja odgovore na vprašanja, na katera ta hip ne znamo odgovoriti. To je eno tistih vprašanj, na katera ta hip ne znam odgovoriti.
 

Bi odpotovali na Mars, če bi se vam ponudila priložnost?

Ne, ker vrnitev ni zagotovljena.
 

Na kateri vir energije bi stavili za prihodnost?

Človeštvo bo zahtevalo vedno več energije. Noben vir energije pa ni okoljsko povsem neoporečen. Prevladal bo tisti, ki bo najboljši kompromis med obema nasprotnima poloma. Osebno se mi zdi fuzija zelo obetaven vir energije. Res pa je, da obeta že nekaj desetletij, a se raziskovalci pri razvoju te tehnologije vseskozi srečujejo z novimi izzivi.

–––
Denis Arčon je zaposlen na IJS in na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, kjer je redni profesor.