Článek
Za svůj teoretický objev doktorka Augustovičová z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy získala ocenění L`Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě. Z padesáti nominovaných českých vědkyň uspěly tři, které získaly zároveň s cenou také 200 000 korun. Možná ještě větší odměnou pro ni nicméně bude, pokud vědci na Harvardu uspějí a podle jejího receptu dokážou něco, o čem se do nedávna mezi fyziky mínilo, že je nemožné.
Doktorka Augustovičová dost možná zjistila, jak se dají ochladit molekuly až k teplotám v řádu nanokelvinů, tedy teplotám, které jsou jen ždibeček od absolutní nuly (-273,15 stupně Celsia). Nic studenějšího neexistuje v celém vesmíru. Dosud se něco takového vědcům povedlo jen s atomy a tehdy za to dostali Nobelovu cenu. Jak toho lze dosáhnout? K čemu může objev pomoct v praxi? A jak k němu doktorka Augustovičová došla?
Začalo to v Nizozemsku, skončí na Harvardu
Na „problému“, o kterém vědecké články říkaly, že nejde vyřešit, pracovala Augustovičová tři roky, proces popisuje jako „prošlapávání slepých uliček, spíše než přímočarou cestu“. „Na začátku jsem zkoumala srážky molekul pro potřeby experimentu v Nizozemsku. Přitom jsem objevila efekt, který by mohl hrát roli při dosažení extrémně nízkých teplot. Další výpočty mě navedly na správnou cestu,“ popsala doktorka Seznam Zprávám úplný začátek výzkumu.
Pak následovalo hodně přemýšlení, čtení odborných článků kolegů a konzultací a vývoj vlastního počítačového programu, který podle Augustovičové „zjednodušeně řečeno převádí zákony přírody do binárního kódu“. Výsledný „recept“ pak má slovy vědkyně podobu „předpovědi pro vhodnou molekulu, návod, jaký její specifický stav vybrat a popis toho, jak se bude za určitých podmínek chovat“.
Snímek laserů přímo z útrob harvardského pracoviště.
Experiment, co zvládne jen pár laboratoří na světě
K ochlazení má dojít v magnetooptických nebo elektrostatických optických pastech, které jsou v komorách s velmi nízkým tlakem. Pasti mají za úkol držet shluk molekul na jednom místě. Ochlazování pak zajišťují laserové paprsky, takové chlazení je nicméně podle Augustovičové účinné jen do určité teploty a pak musí přijít efekt, který objevila. „Ten umožňuje aplikovat na vybrané molekuly metodu evaporativního chlazení, už dříve použitou pro atomy.“
O realizaci navrženého postupu se pokouší skupina vedená profesorem Doylem na Harvardově univerzitě, která má jako jedna z mála na světě potřebné vybavení. Česká vědkyně to popisuje jako velice složitou operaci, která může trvat několik let.
Detailní snímek laseru.
„Nobelová” naděje
Když se experiment povede, může se podle Augustovičové objevit exotický jev jako například Bose-Einsteinův kondenzát. Když vědci poprvé objevili atomární Bose-Einsteinův kondenzát, potvrdili přes 100 let starou předpověď Alberta Einsteina a Satyendra Boseho. Podle Augustovičové to „představovalo nové, unikátní skupenství hmoty, jehož vlastnosti jsou stále předmětem intenzivního výzkumu“. Trojice vědců za tento objev v roce 2001 získala Nobelovu cenu.
Molekulární Bose-Einsteinův kondenzát by sice podle vědkyně „nebyl tak výrazným skokem dopředu, ale zcela jistě by otevřel nové cesty k manipulaci s kvantovými systémy“. Na nominaci na Nobelovu cenu pro strůjce experimentu by to ale, jak Augustovičová řekla už dříve, stačilo. Na otázku, proč by jí v takovém případě nemohla získat i ona sama, odpověděla skromně: „Znám lidí, kteří by si Nobelovku zasloužili mnohem více.“
Nakonec debaty ohledně toho, co nového může experiment přinést, vědkyně dodává, že vlastně cokoliv. Jelikož se ještě nikdy nic takového nepovedlo, může se objevit i úplné překvapení, o kterém nikdo ani nepřemýšlel. „Složitost molekul oproti atomům také dává naději na další netušené objevy. Nechme se překvapit.“
Využití může objev najít v kvantových počítačích
„Chladné molekuly mohou potenciálně významně ovlivnit další oblasti fyziky, jako jsou měření s vysokou přesností a kvantová chemie,“ popisuje doktorka Augustovičová potenciální přínosy objevu. Narozdíl od atomů mohou molekuly interagovat vícero způsoby a mohou se ovlivňovat na větší vzdálenosti, což z nich rovněž podle české vědkyně dělá „velmi nadějné stavební kameny pro kvantové počítače“.
Kvantové počítače by podle nejnovějších studií NASA a Google AI měly dokázat vyřešit matematický problém, který by současný „superpočítač“ řešil zhruba 10 000 let. Znamenalo by to revoluci nejen v teoretické vědě, od fyziky až po astronomii, ale pochopitelně i v technologiích. K sestrojení kvantových počítačů ještě sice pravděpodobně vede dlouhá cesta, existuje nicméně šance, že objev české vědkyně bude jedním z jejích milníků.
