Institut Jožefa Štefana v Ljubljani. Foto: BoBo
Institut Jožefa Štefana v Ljubljani. Foto: BoBo

V projektu bo raziskovalec Lev Vidmar proučeval termalizacijo in ergodičnost, ki sta lastnosti temeljnega principa v naravi, principa kvantnega kaosa. Gre za lastnosti, ki veljajo za večino sistemov v naravi in so razlog za to, da snovi lahko pripišemo temperaturo. Z njimi se redno srečujemo v vsakdanjem življenju, denimo, ko se kocka ledu staja v topli pijači ali pa ko se vonj dišečega parfuma razleze po celotni sobi.

Lev Vidmar je sodelavec Odseka za teoretično fiziko IJS-ja in izredni profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Novo pridobljeni projekt bo vodil na gostiteljski ustanovi IJS in v partnerstvu s fakulteto. Foto: Institut Jožef Stefan
Lev Vidmar je sodelavec Odseka za teoretično fiziko IJS-ja in izredni profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Novo pridobljeni projekt bo vodil na gostiteljski ustanovi IJS in v partnerstvu s fakulteto. Foto: Institut Jožef Stefan

Nekateri sistemi pa se tem temeljnim zakonitostim morda ne podrejajo in kažejo drugačne lastnosti, ki niso skladne s principom kaosa. To vodi do prehoda med dvema različnima fazama: med ergodično fazo, v kateri sistem termalizira, in neergodično, v kateri sistem ne termalizira, in mu torej ne moremo pripisati temperature. Oziroma, povedano z analogijo: med fazo, kjer se kocka ledu v vroči pijači staja, in tisto, v kateri se ne bi stajala. Prva se dogaja v kaosu, pri drugi pa kaosa ni. Med njima – torej na robu kaosa – lahko tako srečamo popolnoma novo vrsto faznih prehodov, ki jo imenujemo fazni prehod z zlomom ergodičnosti.

Fazni prehod je namreč po besedah Vidmarja "sveti gral fizike". Najbolj znana sta gotovo fazna prehoda vode – tajanje ledu ali izparevanje vode. V projektu pa želijo potrditi obstoj faznega prehoda, ki je drugačen od večine doslej poznanih faznih prehodov.

S potrditvijo bi po besedah Vidmarja poleg teoretičnega znanja o novem faznem prehodu prispevali tudi k razvoju eksperimentov oziroma tako imenovanih kvantnih simulatorjev. Poleg tega bi z identificiranjem skupnih fizikalnih mehanizmov pripomogli k povezovanju različnih vej fizike, ki so doslej za opis podobnih pojavov uporabljale različna izrazoslovja. Po drugi strani pa je uporabna vrednost novih teoretičnih dognanj tudi testiranje eksperimenta samega, kar vodi k napredkom in izboljšavam na področju kvantnih simulatorjev in kvantnih računalnikov.

Pred nekaj leti Vidmar s svojimi idejami razburil del znanstvene skupnosti

Ideje, na katerih temelji Vidmarjev ERC-projekt, so bile sicer še pred štirimi leti označene za sporne, je pojasnil raziskovalec. Pred štirimi leti je namreč Vidmar s skupino slovenskih raziskovalcev v odmevnem članku izrazili dvom o do takrat precej uveljavljeni hipotezi, ki razlaga, pod katerimi pogoji se zgodi zlom kaosa. Razumevanje pogojev za zlom kaosa in termalizacije velja trenutno za nerešeno vprašanje in predstavlja nadaljevanje pionirskega dela, ki ga je leta 1958 začel Nobelov nagrajenec za fiziko Philip W. Anderson.

Kot je povedal Vidmar, je bil odziv znanstvene skupnosti velik, "pri marsikom pa so prevladala čustva nad racionalnimi odzivi". "Takrat je bila to kar velika afera, nekateri raziskovalci so bili tudi zelo jezni in v glavnem so se ta čustva prelila na mene kot vodilnega avtorja te študije. Prvič sem na svoji koži izkusil, kako je, ko nekdo želi aktivno spodnesti tvoje ideje na tak ali drugačen način," je pojasnil Vidmar.

Vidmar tako dodelitev projekta razume kot priznanje in nadaljnjo spodbudo "za plavanje malo vstran od glavnega toka raziskav". "Obdobje štirih let je v znanosti obravnavano kot kratko obdobje, in navdušen sem, koliko nam je v tem času uspelo uveljaviti svoje ideje. Prav zato z optimizmom zrem v prihodnjih pet let, ko bomo v okviru tega projekta lahko nadaljevali začeto delo. Hkrati pa je ta projekt tudi dokaz, da evropska raziskovalna skupnost ceni pluralnost pogledov in spodbuja razvoj idej, ki se morda v svojem začetku zdijo v nasprotju z večino do takrat uveljavljenih idej," je še dodal raziskovalec.