Skrivnosti kvantnega magnetizma

———

Dr. Tilen Knaflič je raziskovalec na odseku za fiziko trdne snovi na Inštitutu Jožef Stefan. Je tudi sodelavec na Raziskovalnem inštitutu Zavoda za varstvo kulturne dediščine Slovenije.

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

Največ uporabljam spektrometer za elektronsko paramagnetno resonanco (EPR). Osnovni trije deli te naprave so elektromagnet, mikrovalovni most in mikrovalovni resonator. EPR je eksperimentalna tehnika, ki temelji na magnetni resonanci nesparjenih elektronov v snovi. Pri tem eksperimentu preiskovani vzorec vstavimo v resonator in obsevamo z mikrovalovi, obenem pa v izbranem obsegu zvezno spreminjamo magnetno polje na mestu vzorca in merimo absorpcijo mikrovalov v vzorcu. Rezultat meritve je EPR spekter, ki nosi različne fizikalne informacije o merjenem vzorcu oziroma sistemu.

Kako bi povprečno razgledanemu v največ sto besedah razložili, kaj raziskujete?

Glavni vir magnetizma v snovi so nesparjeni elektroni oziroma njihov spin. Vsak elektron ima magnetni moment, ki si ga lahko predstavljamo kot majhen palični magnetek. V magnetnih materialih so magnetni momenti pod določeno temperaturo običajno urejeni tako, da vsi kažejo v isto smer (feromagnet), ali pa paroma v nasprotnih smereh (antiferomagnet). V nekaterih magnetnih materialih pa do takega urejanja ne pride, niti pri temperaturi absolutne ničle. Moje raziskovanje se osredotoča na razumevanje kvantnih pojavov, ki so razlog za tako obnašanje. Te najpogosteje srečamo v nizkodimenzionalnih sistemih, kot so spinske verige in dimeri, ali pa v kvantnih spinskih tekočinah.

Zakaj imate radi znanost?

Ker nam omogoča razumevanje sveta, v katerem živimo, in ker je univerzalna – kdorkoli se bo kadarkoli lotil razumeti svet okrog sebe, bo z uporabo pravega znanstvenega pristopa dobil enake rezultate, tudi če je to neko nezemeljsko bitje iz galaksije daleč, daleč stran. In končno tudi zato, ker vzbuja domišljijo o vsem, kar je še možno in kar mogoče obstaja, a tega še ne vemo.

Kaj dobrega bi vaše delo lahko prineslo človeštvu?

S svojimi raziskavami prispevam delček v mozaik znanja o kvantnem magnetizmu. To fundamentalno znanje nam lahko pomaga razumeti superprevodnike, ki omogočajo prenos električne energije brez izgub in magnetno levitacijo. Poleg tega pa kvantne spinske tekočine obetajo uporabo za bolj robustne kvantne računalnike. Predvideva se, da bomo z njihovo pomočjo, ko bodo enkrat zares polno zmogljivi, lahko reševali probleme v fiziki, ki so za klasične računalnike prezahtevni, pospešili iskanje zdravil za mnoge bolezni, izboljšali napovedovanje vremena in drugo.

Kdaj ste vedeli, da boste raziskovalec?

Že kot otrok sem imel rad knjige, najraje tiste o vesolju in pa dinozavrih. Vedno me je zanimalo, kako kaj deluje in kakšni so razlogi za naravne pojave. Še danes me, kadar se zazrem v zvezdnato nebo, prevzame občutek ponižnega navdušenja in spodbudi razmišljanje o človekovi majhnosti in o tem, kaj vse je tam zunaj, v vesolju ali pa mogoče tudi bližje nam, kar čaka na naša odkritja. Veselje do raziskovanja in s tem odkrivanja in učenja novih stvari me tako spremlja že zelo dolgo, zares pa sem se odločil za to pot proti koncu študija fizike.

Kaj zanimivega poleg raziskovanja še počnete?

Kadar imam čas, se rad dobim s prijatelji, s katerimi skupaj igramo v bendu, ali doma igram kitaro sam sebi ali pa tistemu, kdor me ima veselje poslušati. Poleg tega uživam v letenju z jadralnim letalom, kadar mi čas dopušča.

Kaj je ključna lastnost dobrega znanstvenika?

Da ima dobre ideje, kako se lotiti nekega problema, pristopi k temu z odprto glavo in potem iz dobljenih podatkov izlušči največ, kar se da, ter hkrati to kritično ovrednoti. Zelo pomembna je tudi odprtost za sodelovanje in sprejemanje konstruktivne kritike.

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

Težko je izbrati eno odkritje, ki bi bilo lahko najbolj prelomno. Mogoče se je pa že začelo, s trenutnim razvojem na področju umetne inteligence?

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

Da. Najraje skozi črvino, lahko pa tudi z vesoljsko ladjo na warp pogon. Ne bi pa šel tja z raketo kakšnega milijarderja.

Na kateri vir energije bi stavili za prihodnost?

Na jedrsko energijo, tako iz cepitev kot tudi iz zlivanja jeder.

S katerim znanstvenikom v vsej zgodovini človeštva bi šli na kavo?

Mogoče z Albertom Einsteinom, da ga vprašam, ali res stoji za vso množico citatov, ki se valjajo po internetu.

Katero knjigo, film, predavanje, spletno stran s področja znanosti priporočate bralcu?

Knjigo Quantum Reality, ki jo je napisal Nick Herbert, film Arrival (Prihod).

Česa ne vemo o vašem področju, pa bi nas presenetilo?

Že od mladih nog se srečujemo z različnimi magneti, zato jih dojemamo kot nekaj vsakdanjega, klasičnega. V resnici pa je izvor takega magnetizma povsem kvantne narave. Torej brez kvantne mehanike otroci ne bi mogli loviti tistih ribic na magnetke.