Dieser Artikel ist der fünfte in einem Reihe von Aufsätzen geschrieben von schwarzen Physikern und gemeinsam veröffentlicht mit Physik heute im Rahmen #BlackInPhysics-Woche 2022, ein Event widmet sich der Würdigung schwarzer Physiker und ihrer Beiträge zur wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Darstellung eines umfassenderen Bildes davon, wie ein Physiker aussieht. Das diesjährige Thema lautet „Freude in der vielfältigen schwarzen Gemeinschaft“.
Als Kind mochte ich Punkt-zu-Punkt-Zeichnungen. Ich habe mich nie wirklich für künstlerisch gehalten, aber ich genoss die Tatsache, dass, wenn ich den Zahlen folgte und die Punkte miteinander verknüpfte, am Ende das „große Ganze“ zum Vorschein kam. Das war für mich sehr lohnend. In vielerlei Hinsicht fühlte es sich wie eine Entdeckung an.
In der Wissenschaft ist es oft das Gesamtbild, das wir zunächst beobachten, und das führt in der Regel dazu, Fragen zu seinem Ursprung, seiner Form und Natur zu untersuchen und immer tiefer einzutauchen, bis wir die grundlegenden Bausteine ableiten, aus denen das Gesamtbild besteht. Es ist fast wie die Umkehrung einer sehr raffinierten Punkt-zu-Punkt-Zeichnung. Auf dieser grundlegenden Ebene liegen die Bausteine (oder Elementarteilchen) oft in der Quantenwelt, und es war die Quantentheorie, die meine Reise in die Physik vorangetrieben hat.
Als Chemiestudent war ich fasziniert von der Spektroskopie – einer Technik, die Licht nutzt, um verschiedene Arten von Materie (Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase) zu untersuchen, zu charakterisieren und zu quantifizieren. Ich war beeindruckt von der Tatsache, dass diese Technik „unsichtbares“ Licht (z. B. ultraviolettes oder infrarotes Licht) nutzen und damit die „unsichtbare“ Luft untersuchen und unsichtbare Spurengaspartikel wie Kohlenmonoxid oder Schwefeldioxid genau erkennen kann. Durch Spektroskopie werden diese Spurengase „sichtbar“ und erscheinen in Form von spektralen Absorptionsspitzen bei bestimmten Wellenlängen, wodurch für jedes Gas ein einzigartiger spektraler Fingerabdruck entsteht. Diese Informationen können dann verwendet werden, um zu bestimmen, welche Arten von Gas vorhanden sind und wie häufig sie vorkommen.
Je mehr ich fragte: „Wie könnte das sein?“ desto mehr fühlte ich mich von der Grundlagenphysik angezogen. Die Idee, das Unsichtbare sichtbar zu machen, begleitet mich seitdem. Es ist erstaunlich, dass die Prinzipien der Quantenmechanik dieser leistungsstarken Technik zugrunde liegen. Darüber hinaus führt die Quantentheorie im Allgemeinen zu vielen anderen Technologien wie Lasern, Halbleitern, MRT, GPS, Elektronenmikroskopie, Kryptographie und Quantencomputern, um nur einige zu nennen.
QDot-Technologie
Eine neuere Entwicklung in der Quantenmechanik ist der Aufstieg der Quantenpunkttechnologie (QDot). Ein QDot ist ein halbleitendes Teilchen mit optischen und elektronischen Eigenschaften, das aufgrund seiner Größe von nur wenigen Nanometern – etwa 10,000 Mal kleiner als die Breite eines menschlichen Haares – den Regeln der Quantenmechanik unterliegt. Diese Nanopartikel emittieren Licht einer bestimmten Wellenlänge, wenn eine blaue LED auf sie scheint. Die emittierte Wellenlänge hängt von der Größe des Nanopartikels ab und bestimmt die beobachtete Farbe.
Es überrascht nicht, dass die QDot-Technologie aufgrund der hohen Farbsättigung, die über eine schmale spektrale Bandbreite erreicht werden kann, Eingang in Flachbildschirme moderner Fernsehgeräte gefunden hat. Da QDots außerdem auf eine bestimmte Größe eingestellt werden können, um bestimmte Wellenlängen freizusetzen, können wir mit ihnen eine hohe Farbwiedergabe und insgesamt eine bessere Farbproduktion erzielen. Jeder QDot-Fernseher enthält typischerweise Milliarden von Quantenpunkten, die letztendlich das Gesamtbild ausmachen.
Die Punkte verbinden
Als schwarzer Physiker am Anfang meiner Karriere und Sohn jamaikanischer Eltern, die im Vereinigten Königreich leben, hatte ich das Gefühl, ein Quantenpunkt zu sein – ein Quantenschwarzpunkt (QBD), wenn man so will. In meinem Forschungsgebiet war es selten, dass jemand, der wie ich aussah, am selben Seminar, an der gleichen Konferenz oder auch nur am selben Fachgebiet teilnahm. Vor dem Hintergrund blauen Lichts musste ich einen Weg finden, bei unterschiedlichen Wellenlängen zu strahlen und gleichzeitig zu wissen, dass die wahren Kräfte von QBDs genutzt werden, wenn sie verbunden sind und kollektiv arbeiten. Bei diesem Unterfangen hatte ich das Glück, viele prominente afroamerikanische Physiker zu entdecken und schließlich zu treffen, einige während ihres Besuchs im Vereinigten Königreich, andere während meines Besuchs in den USA. Ich wurde auch auf eine Konferenz für schwarze Physiker in den USA aufmerksam gemacht und nahm schließlich daran teil. Außerdem knüpfte ich Kontakte zu Wissenschaftlern aus Afrika und der Karibik. Diese Interaktionen stärkten meine Überzeugung, dass es aus globaler Sicht viele QBDs wie mich gab.
Meine Gedanken wandten sich bald den zukünftigen Generationen im Vereinigten Königreich zu. Ich wollte, dass die Situation für sie anders ist, also engagierte ich mich intensiv mit Schulen und startete mehrere Outreach-Initiativen für junge Menschen, um mein Möglichstes zu tun, um ihr Umfeld für die Zukunft zu verändern. Ich habe auch mit einer Handvoll schwarzer Studenten in meinem Fachbereich Kontakt aufgenommen und sie ermutigt, bei solchen Vorhaben mitzuhelfen. Es war erfreulich zu wissen, dass sie im Großen und Ganzen voll dabei waren. Die meisten blieben auch nach ihrem Abschluss verbunden und Jahr für Jahr wuchs die Gruppe, bis sie eine kritische Masse erreichte. Es entstand eine einzigartige Identität für ehrgeizige junge Schwarze mit einer Leidenschaft für Physik und für positive Veränderungen in ihrer Gemeinschaft.
Auf der Suche nach Freude in einer fremden Welt
Diese Bemühungen gipfelten in der Gründung von Die Blackett Lab-Familie – das erste nationale Netzwerk schwarzer Physiker im Vereinigten Königreich – im Jahr 2020. Die Gruppe hat jetzt Sichtbarkeit und ist zu einer Stimme für schwarze Physiker im Vereinigten Königreich geworden. Darüber hinaus bietet es eine leicht zugängliche Möglichkeit der Unterstützung für alle, die sich von der High School bis zur Professorenebene mit Physik oder verwandten Fachgebieten befassen. In jüngerer Zeit hat die Blackett Lab Family Mittel erhalten, um afroamerikanische Physiker mit in Großbritannien ansässigen schwarzen Physikern durch eine Vortragsreihe in Großbritannien zusammenzubringen und eine britische Delegation zu Konferenzen in den USA zu entsenden, wodurch die globale Gemeinschaft schwarzer Physiker weiter gestärkt wird . Solche spannenden Programme sind nur möglich, weil die QBDs im gesamten Vereinigten Königreich miteinander verbunden sind und gemeinsam agieren können.
Wenn ich über meine bisherige Karriere nachdenke, ging es tatsächlich darum, QBDs über Zeit und Raum hinweg auf unterschiedliche Weise zu verbinden. QBD-Verbindungen bringen oft eine tiefere Freude und Bereicherung für die gesamte Disziplin und stärken das lebenswichtige Zugehörigkeitsgefühl weiter. Obwohl ich immer noch ein QBD bin, weiß ich jetzt in vielerlei Hinsicht, dass ich Teil einer viel größeren nationalen und globalen Gemeinschaft von Physikern aus der gesamten panafrikanischen Diaspora bin. Je mehr wir weiterhin Kontakte knüpfen, repräsentieren und inspirieren, desto mehr werden wir das Bild des Gesamtbildes, das zeigt, wer Physiker sind und was wir tun, neu gestalten, schärfen und bereichern.
