Augustovičová: Nový přístup, jak ochladit molekuly, otvírá cestu k dalším objevům

Dr. Lucii D. Augustovičové z Matematicko-fyzikální fakulty UK (MFF UK) se podařilo vyřešit problém, o kterém předchozí vědecké publikace tvrdily, že nejde – najít způsob, jak ochladit molekuly na extrémně nízké teploty, což otvírá cestu k novým objevům a technologiím využitelným třeba při návrhu kvantových počítačů.

Letos jste získala Výroční cenu Nadačního fondu Bernarda Bolzana pro mladé vědce do 35 let v oboru Fyzika. Co se vám podařilo odhalit?

Na základě poměrně složitých výpočtů nízkoenergetických srážek polárních molekul jsem objevila efekty, pomocí nichž je možné ochladit molekuly až na miliardtinu stupně nad absolutní nulou. Zjistila jsem, že postup, kterému se v literatuře říká „evaporativní chlazení“‎, je pro některé molekuly možné podstatně ovlivnit a usnadnit aplikací elektrického nebo magnetického pole o správné intenzitě. U molekul jsou totiž problémem nepružné srážky, kdy dochází ke změně kvantového stavu srážejících se molekul, což podstatně omezuje efektivitu evaporativního chlazení. Objevila jsem, že vhodnou aplikací vnějšího pole je možné tyto „špatné“‎ nepružné srážky omezit a tím zajistit chlazení do extrémně nízkých teplot.

Nadační fond Bernarda Bolzana při Matematicko-fyzikální fakultě UK vznikl již v roce 1999. Mezi hlavní cíle fondu patří nevýdělečná podpora vědecké a pedagogické činnosti na Univerzitě Karlově v oborech fyziky, matematiky a informatiky, dále zvýšení úrovně experimentálních možností a teoretických postupů a v neposlední řadě zprostředkovat mezinárodní uplatnění vědeckých výsledků dosažených na Univerzitě Karlově.

Napadá vás k tomu nějaká analogie z běžného života?

Jak jsou nepružné srážky destruktivní v běžném životě, například při kolizích automobilů, tak jsou nepříjemné i pro experiment zaměřený na chlazení molekul. Energie srážky se nespotřebuje na „pomačkání plechů“, ale molekulu to ovlivní jako její celek. Molekula může například změnit svůj tvar (orbitaly), může začít různě vibrovat nebo rotovat, či zkrátka jiným způsobem měnit svůj vnitřní stav, jak říkáme.

Co tento objev do budoucna umožní?

Schopnost ochladit molekuly na extrémně nízké teploty otevírá cestu k dosud nepozorovaným exotickým skupenstvím hmoty, jako je například molekulární Bose-Einsteinův kondenzát, k efektům využitelným při návrhu kvantových počítačů a zcela jistě i k dalším nečekaným objevům. Moje výpočty ukazují cestu k nízkým teplotám. Na jejich základě se nyní skupina vědců z Harvardovy univerzity tyto ultrachladné molekuly CaOH pokouší připravit.

Jak jste se k tomuto výzkumu dostala?

Při stáži v Boulderu v USA jsem dva roky studovala kvantový chaos při srážkách ultrachladných molekul, což se tematicky dotýká mého současného výzkumu. Většina mých výsledků skončila v šuplíku, tak jsem začala pracovat na něčem jiném, o čem byla v rámci vědecké komunity celkem dobrá shoda, že to nejde. Shoda podpořená několika články v dobrých časopisech. No, to vám na náladě také moc nepřidá. Naštěstí se můj instinkt ukázal být správným. Věda, to nejsou jen úspěchy, ale vědec musí být připraven chytit příležitost za pačesy.

Co je pro vaši práci důležité?

Trpělivost, vytrvalost a pokora.

Za svoji práci jste získala již řadu ocenění, kterého si ceníte nejvíce?

Různé ceny přichází v různých životních obdobích. Velmi si vážím cen Siemens, jelikož jsem je získala v konkurenci velmi kvalitních prací z celé republiky. Významná pro mě byla i cena ministra školství pro vynikající studenty a absolventy. A bylo pro mě velkým oceněním, když mi pan rektor poslal osobní gratulaci. Cena Nadačního fondu Bernarda Bolzana je pro mě uznáním a oceněním od kolegů na MFF UK, že dělám dobrou práci.

Hodně učíte, co vám to přináší? Je těžké předávat znalosti ve vašem oboru studentům? Pozorujete nějaké změny od dob vašeho studia?

Učit jsem začala před více než dvanácti lety a za tu dobu jsem odučila široké spektrum předmětů od matematiky po teoretickou fyziku a chemickou fyziku. Zároveň jsem se seznámila s různými ročníky studentů. Vždy platilo, že bez soustředěné práce nejsou výsledky a trochu se bojím, že moderní generace studentů na to občas zapomíná. S tím souvisí obtížnost nebo snadnost předávání znalostí. Musí to být především student, kdo se chce učit a něco naučit. To ostatní pak přijde skoro samo.

Co vás baví na vědě?

Možnost zvolit si zajímavé problémy a ty pak řešit. Líbí se mi nezávislost s jakou mohou vědci k problémům přistupovat a jakou cestu k jejich řešení zvolit. A pak to vzrušení, když se vám podaří objevit něco nového, nepoznaného.

Co vás baví mimo vědu?

O můj čas se pere práce, rodina a další aktivity. Baví mě sportovat, přečíst si krásnou knížku nebo posedět s přáteli.

Ing. Lucie D. Augustovičová, Ph.D

Působí na Katedře chemické fyziky a optiky Matematicko-fyzikální fakulty UK. Ve svém výzkumu se věnuje chování atomů a molekul za velmi nízkých teplot. Za publikaci „Ultracold Collisions of Polyatomic Molecules: CaOH“ (New Journal of Physics, 2019) získala Výroční cenu 2019 Nadačního fondu Bernarda Bolzana v oboru fyzika. V roce 2015 byla její disertační práce „Quantum dynamics of small molecules“ oceněna hned dvěma Cenami Wernera von Siemense – za nejlepší absolventskou práci, jejíž autorkou je žena a zároveň cenou za nejlepší disertační práci. Získala také Cenu ministra školství pro vynikající studenty a absolventy.