Ziua Mondială a Cuanticii: în conversație cu fizicianul cuantic Leni Bascones

Leni Bascones este un fizician care cercetează materiale cuantice, cu accent pe sistemele de electroni puternic corelate și supraconductorii neconvenționali. Ea este, de asemenea, redactor invitat pentru problema focus al Jurnal de Fizică: Materiale, Perspectivele femeilor în materiale cuantice”, și a fost co-editor al Scrisori eurofizice timp de trei ani – ambele fiind reviste publicate de Editura IOP, care mai produce Lumea fizicii.

Care a fost drumul tău către fizica cuantică?

Nu eram cineva care știa când eram copil că își dorește să fie om de știință pentru că le plăcea să descopere cum funcționează lumea. De fapt, când eram adolescent, planul meu era să fiu designer de modă. Chiar și atunci când a trebuit să decid ce vreau să studiez la universitate, nu eram sigur dacă să fac fizică sau istorie. Până la urmă, am ales fizica din cauza interesului meu pentru astrofizică.

Era abia în anul trei de licență [la Universitatea Autonomă din Madrid], când am urmat un curs de mecanică cuantică, că mi-am dat seama că acesta este subiectul care mă interesează cel mai mult. M-a fascinat. Inițial am mers pentru fizica particulelor și am urmat cursuri despre asta, deoarece este strâns legată de fizica cuantică. Dar când a trebuit să mă angajez într-un subiect pentru doctoratul meu, am decis să mă concentrez pe materiale și dispozitive cuantice și, până în prezent, sunt foarte mulțumit de alegerea mea.

Ce te entuziasmează cel mai mult la fizica cuantică?

Găsesc comportamentele sistemelor cuantice captivante. Sunt multe fenomene interesante pe care încă nu le înțelegem, iar în mod constant apar multe surprize. În prezent avem posibilitatea de a proiecta dispozitive și materiale cuantice. Chiar dacă nu lucrez direct la aplicații, când mă gândesc la impactul tangibil pe care îl poate avea în lume, precum tehnologiile digitale, schimbările climatice, medicină și transport, găsesc potențialul fizicii cuantice extrem de incitant.

Ce problemă din lumea reală speri să rezolvi prin cercetarea ta?

Cercetarea mea se concentrează pe corelații electronice puternice și supraconductivitate. În prezent lucrez la heterostructuri moiré 2D, cum ar fi grafenul cu două straturi răsucite, în care două straturi de carbon sunt suprapuse cu o răsucire relativă.

De obicei, materialele au o rezistență la fluxul de curent electric și acest lucru costă multă energie pentru a depăși. Dar în unele materiale această rezistență dispare sub o anumită temperatură - de obicei temperaturi extrem de scăzute - și curentul electric poate circula fără a pierde energie. Dispariția rezistenței este o caracteristică a supraconductivității, care se întâmplă deoarece electronii intră într-o stare de cooperare în care se unesc în perechi. Acest lucru este surprinzător, deoarece electronii sunt particule încărcate și se resping reciproc.

Supraconductivitatea are o mulțime de aplicații, de la construirea de motoare, senzori și trenuri, la imagistica medicală și calculul cuantic, precum și pentru a fi folosită pentru crearea de magneți puternici sau pentru conducerea și acumularea de curenți electrici fără costuri de energie.

Într-un anumit tip de supraconductor, supraconductivitatea apare din cauza interacțiunilor dintre electroni și rețeaua atomică. Dar această explicație nu funcționează în așa-numiții „superconductori neconvenționali”, care în multe cazuri supraconduc la temperaturi mai ridicate. În aceste materiale, aspectul supraconductivității este surprinzător deoarece atracția dintre electronii în perechi s-ar putea datora de fapt respingerii dintre particulele încărcate.

Ar fi foarte distractiv să înțelegem pe deplin perspectivele și mecanismele supraconductivității neconvenționale și să prezicem sau să proiectăm noi materiale cu supraconductivitate la temperatură înaltă. Aceasta este o problemă cuantică importantă și fascinantă pe care fizicienii încearcă să o explice de aproape 40 de ani. Cu dispozitive supraconductoare 2D noi, foarte reglabile, care au fost descoperite recent, cum ar fi heterostructurile moiré, pot fi proiectate multe sisteme supraconductoare noi, iar găsirea unei explicații pentru acest fenomen pare mai aproape.

Ce calități unice pot aduce femeile cercetătoare ca tine în fizica cuantică?

Femeile au talent, intuiție și perseverență și nu putem pierde aceste atribute. Avem nevoie de mai multe femei pentru a avansa în cunoștințele și aplicațiile de bază ale fizicii cuantice.

În prezent, pierdem multe femei talentate din urma unei cariere în domeniul cuantic. Ei se confruntă cu mai multe dificultăți pentru a avansa în știință, adesea din cauza comportamentelor inconștiente ale colegilor. De asemenea, mai puține femei aleg fizica cuantică din cauza stereotipurilor și a lipsei de încurajare. Dar femeile sunt într-o poziție unică pentru a ajuta la progresul fizicii cuantice prin crearea unui mediu de cercetare mai colaborativ și mai primitor. Prea multă competiție și ego-ul conduc la practici științifice care cresc zgomotul și ne întârzie capacitatea de a rezolva probleme cuantice.

Care credeți că este viitorul fizicii cuantice?

Trăim într-o perioadă cu multe oportunități. Quantum va crește și acum suntem conștienți de tehnologiile pe care le putem inventa folosind fizica cuantică. Dezvoltarea de aplicații va fi un element cheie al cercetării în următorii câțiva ani, dar va merge prost dacă reducem importanța pe care o acordăm științei fundamentale. Istoria ne arată că cele mai perturbatoare tehnologii apar din descoperirile științei de bază, nu prin căutarea de aplicații.

Crezi că ne aflăm în prezent într-o bulă cuantică care este pe cale să izbucnească?

Acum vorbim mult despre cuantică, în același mod în care am vorbit cândva mult despre, să zicem, nanotehnologie. Vor apărea multe aplicații și cunoștințe noi. Poate că aceste aplicații și dezvoltări nu sunt cele pe care le avem în vedere în acest moment, dar înțelegerea noastră cuantică va evolua. Asta nu înseamnă că bula va izbucni, dar nu ar trebui să ne concentrăm finanțarea și eforturile pe un set foarte restrâns de opțiuni. De exemplu, unele agenții de finanțare își concentrează sprijinul pe tehnologii cuantice foarte specifice și uită de materialele cuantice care le stau la baza. Sau agențiile finanțează proiecte numai dacă acestea sunt legate de aplicații specifice. Aceasta este o greșeală, având în vedere că materialele cuantice trec printr-o revoluție chiar acum.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/world-quantum-day-in-conversation-with-quantum-physicist-leni-bascones/