Polska studentka bada ciemną materię. Używa najbardziej zaawansowanych maszyn na świecie

Nazwa jest jednak nieco myląca - może bardziej pasowałoby mówić o „niewidzialnej materii”, ponieważ ta nigdy nie została zaobserwowana, a obecna wiedza na jej temat to zaledwie strzępki informacji.

Interesują ją problemy o większej skali
Jednakże tyle wystarczy, by rozpalić wyobraźnię nie tylko pisarzy, lecz również naukowców. To właśnie nieznające odpowiedzi pytania na temat ciemnej materii zafascynowały Beatę Zjawin, studentkę astronomii i fizyki na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika i sprawiły, że młoda kobieta dołączyła do zespołu CASTLE przy Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej w Toruniu.

– CASTLE to skrót od Cold Atomic Space-Time Laboratory. Projektowi przewodzi prof. Michał Zawada, lecz zainicjował go dr Piotr Wcisło. Z doktorem poznaliśmy się trzy lata temu na zajęciach, które prowadził na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu i to on zachęcił mnie, bym dołączyła do zespołu. Przekonał mnie tym, że w badaniach, które prowadzi zespół, jest astrofizyczny przyczynek ciemnej materii – tłumaczy Beata w rozmowie z INNPoland.pl. Jej zainteresowanie ciemną materią wzięło się z ciekawości połączenia fizyki i astronomii. – Zawsze bardziej pociągały mnie obliczenia, symulacje astrofizyczne i problemy o większej skali, typu ciemna materia czy ciemna energia niż rzeczywista obserwacja astronomiczna. Wiele osób dziwi się, że mimo iż studiowałam astronomię, to pierwszej obserwacji gwiazd teleskopem dokonałam dopiero na studiach – śmieje się Zjawin.

Zegary czułe na wszystko
Sprzęty, z którymi na co dzień pracuje wraz z zespołem CASTLE, czyli optyczne zegary atomowe, to jedne z najbardziej precyzyjnych urządzeń, jakie są obecnie dostępne człowiekowi. Jednocześnie jest ich na świecie bardzo niewiele. W Polsce istnieją tylko dwa, które znajdują się właśnie w Toruniu.

Optyczne zegary atomowe są czułe niemal na wszystko. – Podczas ich budowy należy je jak najbardziej odgrodzić od jakichkolwiek szumów zewnętrznych, na przykład budując ich elementy w komorach próżniowych. Zakładamy, że gdyby ciemna materia oddziaływałaby z naszą materią, to spowodowałaby jakieś zakłócenia na zegarze, które bylibyśmy w stanie zauważyć – wyjaśnia studentka.

Badacze z CASTLE zakładają, że ciemna materia opiera się na tzw. defektach topologicznych lub inaczej ścian domenowych. Jak tłumaczy Zjawin, aby zrozumieć, o co chodzi, można wyobrazić sobie „ściany” ciemnej materii, które „przelatują” przez wszechświat.

– Ciemna materia raz jest, a raz jej nie ma. W pewnym momencie ściany ciemnej materii mogą „przelecieć” przez Ziemię, powodując pewne zaburzenia w równaniach, coś, czego się nie spodziewaliśmy. Dzięki stworzeniu przez nasz projekt międzynarodowej sieci optycznych zegarów atomowych, m.in. w Japonii czy Stanach Zjednoczonych, możemy te zaburzenia wykryć i ocenić, czy są globalnym zjawiskiem – tłumaczy.

Naukowcom chodzi o to, by dowiedzieć się, z czego składa się wszechświat. Jak wskazuje moja rozmówczyni, materia, z której zbudowany jest chociażby stolik, przy którym siedzimy, to niecałe 5 proc. całego składu wszechświata. Wiedza, czym jest ciemna materia, pozwoliłaby wybrać jedną z wielu teorii dotyczących naszego pochodzenia. Niestety, dotychczas badacze z CASTLE nie zaobserwowali nic, co można byłoby nazwać ciemną materią. Mimo to dużym sukcesem było ograniczenie modelu defektów topologicznych. Jak wyjaśnia Zjawin, dzięki temu naukowcy będą wiedzieć, jakie zaburzenia wykrywane na zegarze można wykluczyć.

Studentka w prestiżowym zespole badaczy
Skąd studentka astronomii wzięła się w zespole naukowym obsługującym jedne z najbardziej zaawansowanych urządzeń na świecie? Jak wyjaśnia kobieta, CASTLE jest bardzo przychylny studentom i lubi ich zatrudniać.

– W Toruniu profesorowie chętnie przyjmują do siebie studentów i traktują ich jak pracowników - płacą nam, ufają, powierzają odpowiedzialne zadania, mimo świadomości, że pracę musimy pogodzić ze studiowaniem. Znam studentów, którzy wyjeżdżają za granicę, bo tamtejsze uczelnie mają lepszą renomę. Jednak z własnego doświadczenia wiem, że polska kultura pracowania ze studentem jest bardzo rozwinięta i dużo bardziej popularna niż w innych częściach świata – zauważa.

Na pytanie, czy projekt optycznych zegarów atomowych to coś, czym Zjawin chciałaby się zajmować do końca życia, studentka odpowiada, że jeszcze nie wie. Kobietę najbardziej pasjonuje fizyka teoretyczna. Aby zgłębiać tajniki wiedzy z zakresu swoich zainteresowań, wyjechała na stypendium do Kanady, na które dostało się zaledwie 25 studentów z całego świata.

– Bardzo podoba mi się to, co robię. Wielu moich znajomych z liceum wybrało tak zwane „bezpieczne” kierunki studiów, niekoniecznie związane z ich zainteresowaniami. Ja poszłam tam, gdzie chciałam i choć były to naprawdę trudne studia, to nie żałuję. Dziedzina astrofizyki daje ogromne pole do rozwoju, zarówno jeśli chodzi o naukę, jak i samego siebie – kwituje.