Σημείωμα
ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ ΑΩ - ΤΕΥΧΟΣ 38 - ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2007 ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ ΤΕΥΧΟΣ 38 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2007
περιεχόμενα τεύχους επικοινωνήστε μαζί μας !
Βόλφγκανγκ Κέτερλε
Το Νόμπελ ήταν μόνον η αρχή
Βόλφγκανγκ Κέτερλε
Από την Λήδα Μπουζάλη και τον δρα Αντρέα Μέρσιν, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο Μ.Ι.Τ.
Ο καθηγητής του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασσαχουσέτης (Μ.Ι.Τ.) Βόλφγκανγκ Κέτερλε τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2001 για την πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης μιας καινούργιας μορφής ύλης, την οποία είχαν προβλέψει ο Σατιέντρα Ναθ Μπόζε και ο Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1925.

Το λεγόμενο «συμπύκνωμα Μπόζε-Αϊνστάιν» αποτελείται από μεγάλο αριθμό μποζονίων (σωματίων με ακέραιο «σπιν») τα οποία, όταν ψυχθούν σε θερμοκρασίες της τάξης των εκατό νανοκέλβιν (συγκεκριμένα, 170 δισεκατομμυριοστά του ενός βαθμού Κελσίου πάνω από το απόλυτο μηδέν), συμπεριφέρονται σαν ένα «τεράστιο» κβαντικό αντικείμενο, δημιουργώντας τα περίεργα φαινόμενα της Κβαντικής Φυσικής από το ατομικό επίπεδο στο εύκολα παρατηρήσιμο μακροσκοπικό.
Μία από τις πιο αξιοπερίεργες ιδιότητες αυτών των μακροσκοπικών κβαντικών συστημάτων είναι η υπερρευστότητα (superfluidity), κατά την οποία υπέρψυχρα υγρά, όπως για παράδειγμα το Ήλιο-4 ή και το (φερμιονικό) Ήλιο-3, ρέουν χωρίς καμία τριβή με τα τοιχώματα του δοχείου τους. Η μελέτη τους ρίχνει φως στην υπεραγωγιμότητα, κατά την οποία τα ηλεκτρόνια υπεραγωγών σε χαμηλές θερμοκρασίες ρέουν χωρίς καμία ηλεκτρική αντίσταση.
Η έρευνα του καθηγητή Κέτερλε στρέφεται τώρα σε νέες κατευθύνσεις, όπως είναι η κατανόηση της υπεραγωγιμότητας σε χαμηλές θερμοκρασίες μέσω των -θεωρητικών προς το παρόν- «κυμάτων-D». (Τα «κύματα-D» απαγορεύουν την κίνηση σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις της κρυσταλλικής δομής του υπεραγωγού και φαίνεται να περιγράφουν σωστά την κυματοσυνάρτηση ηλεκτρονικών ζευγών που επιφέρουν την ιδιότητα της υπεραγωγιμότητας.)
Οι φυσικοί ελπίζουν ότι η θεωρητική κατανόηση και η πειραματική παρατήρηση της συμπεριφοράς σωματίων σε φάσεις υπερρευστότητας και υπεραγωγιμότητας σε χαμηλές θερμοκρασίες θα οδηγήσουν κάποια μέρα στην διαμόρφωση υλικών τα οποία θα διαθέτουν αυτές τις χρήσιμες ιδιότητες και σε θερμοκρασίες δωματίου. Αυτό θα αποτελούσε πραγματική επανάσταση στην Φυσική και θα οδηγούσε σε πλήθος πρακτικών εφαρμογών.
Ο καθηγητής Κέτερλε ήταν ο κεντρικός ομιλητής των Σεμιναριακών Διαλέξεων Ωνάση Φυσικής το περασμένο καλοκαίρι στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας και Έρευνας της Κρήτης. Για την συνεχιζόμενη έρευνά του στα αχαρτογράφητα μονοπάτια της Φυσικής έδωσε πρόσφατα συνέντευξη στο περιοδικό ΑΩ από το εργαστήριό του στο Μ.Ι.Τ.

Κύριε Κέτερλε, υπάρχει επιστημονική ζωή έπειτα από ένα βραβείο Νόμπελ; Δηλαδή, το περίφημο πείραμα για το οποίο κερδίσατε την ύψιστη διάκριση μπορεί να εξελιχθεί περαιτέρω ή το ζήτημα είναι «λήξαν» και έχετε πλέον στραφεί σε κάτι διαφορετικό;
Στην δική μου περίπτωση, η απάντηση είναι απολύτως σαφής. Το «συμπύκνωμα Μπόζε-Αϊνστάιν», για το οποίο μας δόθηκε το βραβείο, ήταν μόνον η αρχή. Έχουμε αναπτύξει τεχνικές για να ψύχουμε άτομα σε θερμοκρασίες νανοκέλβιν, τις χαμηλότερες θερμοκρασίες που έχουν ποτέ επιτευχθεί με τέτοια συστήματα, πράγμα που άνοιξε πλέον τον δρόμο για την ψύξη και άλλων υλικών σε χαμηλές θερμοκρασίες, καθώς και για την ανακάλυψη νέων μορφών ύλης. Αυτά είχαν ως αποτέλεσμα την ραγδαία ανάπτυξη της έρευνας στον συγκεκριμένο τομέα. Τα τελευταία χρόνια, έχουμε δει να αναπτύσσονται νέα εντυπωσιακά συστήματα, όπως υπέρψυχρα φερμιόνια και πολλά άλλα.

Ο καθηγητής Κέτερλε με τον Δημήτρη Νανόπουλο και τον Αντώνη Παπαδημητρίου μετά την διάλεξή του το περασμένο καλοκαίρι στο Ίδρυμα Ωνάση

Ποιος υπήρξε ο πιο καθοριστικός παράγοντας στο έργο σας: η έμπνευση, η δουλειά ή η τύχη;
Και τα τρία μαζί! Πιστεύω ότι, για να επιτύχει κανείς πραγματικά, θα πρέπει να διαθέτει και τους τρεις παράγοντες: δεν μπορείς να προχωρήσεις χωρίς δουλειά, αλλά χρειάζεσαι και έμπνευση και δημιουργικότητα. Εάν δεν είσαι προικισμένος, ακόμη και η σκληρότερη εργασία δεν θα σε οδηγήσει σε σημαντικές επιτυχίες. Υπάρχει όμως και ο παράγοντας της τύχης. Πρέπει να βρίσκεσαι στο σωστό σημείο την κατάλληλη στιγμή. Είχα την τύχη να ασχολούμαι με έναν τομέα όπου υπήρχε ακόμη περιθώριο για μια μεγάλη ανακάλυψη και, όταν αυτή συνέβη, βρισκόμουν στο επίκεντρο.

Η επιστημονική σας εργασία έχει πιθανές πρακτικές εφαρμογές;
Με την θεμελιώδη έρευνά μας για τα υπέρψυχρα άτομα διευρύνουμε την κατανόησή μας για την Φύση και για την  Ύλη, και ειδικότερα σήμερα για την φύση της υπερρευστότητας. Όσον αφορά τις πιθανές εφαρμογές, ελπίζουμε ότι, παρέχοντας γνώσεις σχετικά με την φυσική των υπέρψυχρων θερμοκρασιών και των αερίων υπερχαμηλής πυκνότητας, κάποιος μελλοντικός επιστήμονας υλικών θα μπορέσει να σχεδιάσει υλικά τα οποία θα χρησιμοποιηθούν στον «πραγματικό κόσμο» των υψηλότερων θερμοκρασιών και πυκνοτήτων, και τα οποία θα διαθέτουν ορισμένες από τις ιδιότητες που εμείς προσδιορίσαμε.

Ποιο θα μπορούσε να είναι το μεγαλύτερο επίτευγμα στον τομέα σας μακροπρόθεσμα;
Το μεγάλο ερώτημα είναι κατά πόσον είναι δυνατόν να επιτύχουμε υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου. Εάν βρεθεί ένας υπεραγωγός που να λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου, τότε θα υπάρξει επαναστατική πρόοδος στην τεχνολογία, αλλά ακόμη και στην κοινωνία, διότι οι υπεραγώγιμοι υπολογιστές (superconducting computers) θα μπορέσουν να ανεβάσουν την λειτουργία τους στο επόμενο επίπεδο. Με την μεταφορά ενέργειας μέσω υπεραγωγών αποφεύγονται οι τεράστιες απώλειες ενέργειας του δικτύου. Επομένως, οι υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας θα αποτελέσουν επαναστατική τεχνολογία. Αυτή την στιγμή, ωστόσο, δεν γνωρίζουμε εάν κάτι τέτοιο είναι εφικτό, καθώς όλοι οι υπεραγωγοί σήμερα λειτουργούν σε κρυογονικές θερμοκρασίες.

Υπάρχει ανώτατο όριο στην έρευνα της ύλης;
Στις αρχές του 20ού αιώνα, οι άνθρωποι έλεγαν πως ό,τι ήταν δυνατόν να ανακαλυφθεί είχε ήδη ανακαλυφθεί. Αποδείχθηκε κατ’ επανάληψη πως έκαναν λάθος. Όταν συγκρίνω τις προβλέψεις επιστημονικών επιτευγμάτων με τα πραγματικά αποτελέσματα, διαπιστώνω πάντοτε ότι οι πιο συναρπαστικές ανακαλύψεις δεν έχουν προβλεφθεί, διότι όλες οι προβλέψεις είναι ουσιαστικά αναγωγές στο μέλλον των γνώσεων που είναι κάθε φορά δεδομένες. Η ιστορία μάς έχει δώσει μια πολύ σαφή απάντηση: η Φύση είναι γεμάτη εκπλήξεις. Όσο πιο κοντά κοιτάζεις τόσο περισσότερα βλέπεις και τόσο περισσότερα εκκρεμή ερωτήματα ανακαλύπτεις. Υπάρχουν σήμερα εξίσου πολλά ή και περισσότερα εκκρεμή ερωτήματα στην επιστήμη από ό,τι υπήρχαν πριν από εκατό χρόνια.

Θα λέγατε ότι όλες οι «μεγάλες» ανακαλύψεις, όπως οι νέες μορφές της ύλης και η υπεραγωγιμότητα, έχουν ήδη ολοκληρωθεί και πως η Φυσική Συμπυκνωμένης Ύλης επικεντρώνεται στις λεπτομέρειες;
Σπουδαίες ανακαλύψεις απομένει να γίνουν ακόμη. Στον δικό μου τομέα, ο κβαντικός μαγνητισμός και η υπερρευστότητα «κυμάτων-D» αποτελούν δύο σημαντικούς στόχους. Από την άποψη της σύλληψης, αυτές είναι ακόμη σπουδαιότερες από το συμπύκνωμα Μπόζε-Αϊνστάιν. Νομίζω πως ο λόγος για τον οποίο το συμπύκνωμα Μπόζε-Αϊνστάιν έκανε τέτοια αίσθηση ήταν ότι δεν ανακαλύψαμε απλώς μια νέα μορφή ύλης, αλλά ότι χρειάστηκε να αναπτύξουμε πολλές νέες μεθόδους ώστε να επιτύχουμε τις χαμηλότατες θερμοκρασίες νανοκέλβιν, να κατασκευάσουμε και να παρατηρήσουμε συστήματα και να διεξαγάγουμε πειράματα σε αυτές τις υπερχαμηλές θερμοκρασίες. Έτσι, δημιουργήσαμε έναν ολόκληρο τομέα Φυσικής νανοκέλβιν με ψυχρά άτομα. Η δουλειά μας τα τελευταία χρόνια με τα υπέρψυχρα φερμιόνια είναι, από την άποψη της σύλληψης και της επιστημονικής εφαρμογής, ανώτερη από την ανακάλυψη του συμπυκνώματος Μπόζε-Αϊνστάιν, η οποία και μας επέτρεψε να αναπτύξουμε τα εργαλεία για την τρέχουσα εργασία μας.

Ποιες ικανότητες είναι απαραίτητες σήμερα για μια διακεκριμένη επιστημονική σταδιοδρομία;
Είναι ένας συνδυασμός ικανοτήτων. Φυσικά, θα πρέπει να είναι κανείς έξυπνος, να μπορεί να καταλαβαίνει τα δεδομένα του τομέα του, αλλά και να διαθέτει έναν βαθμό διαίσθησης, η οποία είναι κάτι που δεν διδάσκεται. Ακολουθώντας απλώς τις εξισώσεις δεν θα φθάσει πολύ μακριά στην Φυσική. Άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η σκληρή δουλειά. Η επιστήμη δεν είναι εύκολη υπόθεση. Είναι ενδιαφέρον ότι ακόμη και οι απλούστερες ανακαλύψεις γίνονται συνήθως από ανθρώπους που επί χρόνια έχουν εργαστεί πάρα πολύ σκληρά μελετώντας τις πιο σύνθετες λύσεις, για να καταλήξουν τελικά στην απλή απάντηση. Επίσης, στο σύγχρονο ερευνητικό περιβάλλον, βοηθά το να διαθέτει κανείς πνεύμα συνεργασίας. Μέσα σε μια ομάδα μπορεί να επιτύχει κανείς περισσότερα από ό,τι μόνος του. Τέλος, όσον αφορά τις θέσεις σε ανώτατα εκπαιδευτικά ιδρύματα, χρειάζονται διοικητικές, ηγετικές και οργανωτικές ικανότητες για να εξασφαλίσει κανείς μια θέση, να επιτύχει χρηματοδότηση και να διευθύνει μια ομάδα.

Αριστερά: Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Δεξιά: O Ινδός επιστήμονας Σατιέντρα Ναθ Μπόζε
Kέντρο: Τρεις φάσεις δημιουργίας του συμπυκνώματος Μπόζε-Αϊνστάιν, καθώς ψύχεται από τα 400 στα 50 νανοκέλβιν, με τεχνητό χρωματισμό. Το λευκό χρώμα υποδηλώνει την μεγαλύτερη πυκνότητα του νέφους ατόμων

Ποιες ήταν οι εντυπώσεις σας από τις Σεμιναριακές Διαλέξεις Ωνάση στο Ηράκλειο της Κρήτης το περασμένο καλοκαίρι; Διαπιστώσατε ένα υψηλό επίπεδο μεταξύ των φοιτητών, μια πιθανή δεξαμενή βοηθών ή ακόμη και μελλοντικών κορυφαίων επιστημόνων;
Μου άρεσαν πραγματικά τα θερινά μαθήματα στην Κρήτη, σε μιαν ατμόσφαιρα γεμάτη ερεθίσματα. Υπήρχε ένας επιτυχημένος συνδυασμός υπέροχων νέων ανθρώπων, εξαιρετικών ομιλητών και γοητευτικής τοποθεσίας. Οι σπουδαστές, έξυπνοι, προικισμένοι και με μεγάλο δυναμικό, έθεσαν διεισδυτικά ερωτήματα. Βρίσκονται ακόμη σε αρχικό στάδιο της σταδιοδρομίας τους και δεν μπορεί κανείς να πει με βεβαιότητα ποιος φοιτητής ή ποια φοιτήτρια θα αναδειχθεί σε ηγετική μορφή στον τομέα του/της. Ωστόσο, το δυναμικό υπάρχει και, στατιστικά, θα περίμενα ορισμένοι από αυτούς τους νέους ανθρώπους να διακριθούν και να ακολουθήσουν λαμπρή επιστημονική καριέρα.

Ποια συμβουλή θα δίνατε στους νέους επιστήμονες;
Θα τους συμβούλευα να «βουτήξουν» μέσα στην επιστήμη τους, να μάθουν για αυτήν, να ενθουσιαστούν, να προσπαθήσουν να την καταλάβουν και να την εκφράσουν με τον δικό τους τρόπο. Χρειαζόμαστε ανθρώπους δημιουργικούς, που προσεγγίζουν την επιστήμη με νέους τρόπους και τολμούν καινοτόμους συνδυασμούς. Από την άποψη αυτή, οι νέοι επιστήμονες έχουν στην διάθεσή τους τα εφόδια που είναι εντέλει απαραίτητα για την επιτυχία. Όμως, η πρώτη τους προτεραιότητα θα πρέπει να είναι να μάθουν και να ασκήσουν τέλεια την επιστήμη τους. Τα υπόλοιπα θα έλθουν...

28-31