Nejen o otevřených otázkách fyziky s Davidem Hlaváčkem
V sérii „Otevřené otázky fyziky“ vám představujeme různé oblasti výzkumu a osobnosti Fyzikálního ústavu. David Hlaváček se na Oddělení astročásticové fyziky podílí na designu jednoho z řídicích modulů chystané kosmické mise LISA, jejímž cílem je zachytit gravitační vlny možná i z dob samotného počátku vesmíru. Kromě toho se zabývá také popularizací a filosofií vědy. Kam se podle něj fyzika ubírá, co nám o kosmu prozradí LISA a proč je důležité inspirovat nové generace vědců a vědkyň?
Málokdo může říct, že se výsledek jeho práce jednou podívá do vesmíru, ale ty ano. Mohl bys čtenářům představit, na čem aktuálně pracuješ?
Věnuji se především inženýrským úlohám na projektu LISA, což je detektor gravitačních vln, který bude vyslán do vesmíru v roce 2034. Ve spolupráci čtyř ústavů Akademie věd a jedné soukromé firmy se věnujeme vývoji mechanismu FSUA pro přepínání laserových paprsků, díky kterým mezi sebou trojice sond mise měří vzdálenost. Postupně vyvíjíme prototypy až po ten letový.
Mechanismus pro přepínání laserových paprsků v aparatuře mise vyvíjí konsorcium čtyř ústavů Akademie věd. Na snímku je funkční prototyp. Foto: Jan Ebr
Kromě toho se zabývám popularizací vědy a mám na starosti program Fyzikové do škol. V jeho rámci vědci a vědkyně z Fyzikálního ústavu vyjíždějí do škol po celé České republice. V současnosti máme přes 20 témat – od pokusů s ději za nízkých teplot přes CERN až po špatnou fyziku ve filmu – a více než 15 lektorů, přičemž stále přibývají další. Podle dotazníkových ohlasů dokážou přednášky zaujmout i žáky, které fyzika jinak nebaví. Funguje to tak, že učitel nebo učitelka přijde na náš web, podívá se na nabídku témat, vyplní formulář a následně přijde oznámení mně nebo kolegyni Pavle Federičové a my domluvíme návštěvu školy. Pro školu je přednáška bezplatná, díky čemuž nejsou znevýhodněné školy ze vzdálenějších a chudších regionů.
Fyzika je pořád „popelkou“ školství, což je škoda – jen více takových projektů! Jak tento vlastně vznikl?
Abych řekl pravdu, tak to napadlo mě a manželku u nás doma jednoho srpnového večera před dvěma lety, když Fyzikální ústav vypsal pozici popularizátora nebo popularizátorky na částečný úvazek a já jsem se tehdy dozvěděl, že se i jako vědecký zaměstnanec mohu přihlásit do výběrového řízení. V rámci něj bylo naším úkolem vymyslet projekt a popsat, jakým způsobem bychom ho realizovali od rozpočtu až po personální zajištění. Tehdy vznikl ten nápad. Věděli jsme o tom, že vědci a vědkyně z našeho ústavu navštěvují školy, ale nebylo to zatím nijak koordinované, což byla škoda. Zajímalo nás, proč to Fyzikální ústav nezajišťuje centrálně. To už se teď děje.
Kolik škol jste zatím navštívili?
Navštívili jsme přes třicet škol a do konce letošního kalendářního roku máme naplánováno přibližně deset dalších návštěv. Chystáme se nově oslovit i mezinárodní školy, protože na novém webu programu Fyzikové do škol začínáme nabízet přednášky v angličtině. V současnosti probíhají schůzky s anglicky mluvícími lektory a lektorkami a chystají se témata jako třeba souvislost magnetismu a biofyziky nebo gravitace.
Zajímavě podaná fyzika na školách snad přivede ke studiu oboru víc studentů a studentek. Co vlastně přivedlo k vědeckému výzkumu a konkrétně na Fyzikální ústav tebe?
Já jsem se na Fyzikální ústav dostal trochu oklikou poté, co jsem strávil devět let v soukromých firmách. Mám doktorát ze strojírenství a i v mém bývalém zaměstnání jsme velmi intenzivně spolupracovali s univerzitami a výzkumnými ústavy. Odtamtud jsem nakonec přešel na Fyzikální ústav, kde se mi zalíbilo, protože kromě výzkumu se tu můžu věnovat i popularizaci vědy. Navíc projekt kosmické mise LISA, na kterém pracujeme, je jednak dlouhodobý, jednak smysluplný, jednak velmi zajímavý a taky se o něm dá skvěle hovořit.
Jaké překážky jste zatím museli překonávat právě při konstrukci součástky FSUA, která vzniká v českém konsorciu?
Největší překážkou je výroba, protože na ústavu sice máme mechanickou dílnu, ale nedá se vyrobit úplně všechno, takže musíme některé součástky posílat do firem. Tam bohužel často nastává problém s dodacími lhůtami, které jsou příliš dlouhé. Pak samozřejmě řešíme třeba opotřebování povrchů a hledání jejich vhodné úpravy, aby k němu nedocházelo.
Jednou jste dlouho usilovně pátrali po šroubech z nemagnetického materiálu, je to tak?
Ano, je to tak. Je překvapivě vzácné najít vhodné součástky z materiálu, který není ani slabě ferromagnetický. U družic LISA totiž existuje požadavek, že součásti námi vyráběného mechanismu pokud možno nesmí být ferromagnetické, aby nedocházelo k elektromagnetickému rušení měřeného signálu. Na tomto místě musím poděkovat panu doktoru Heczkovi z našeho ústavu, který měřil šrouby z různých materiálů. Nakonec vyhrál Inconel.
Co nám trojice kosmických sond, které tvoří misi LISA, dokáže říct navíc oproti detektorům tady na Zemi, jako je třeba LIGO?
Vzhledem k tomu, že detektory LISA budou od sebe daleko dál, než jaká je délka ramen LIGO – a to konkrétně 2,5 milionu kilometrů – tak lze zachytit gravitační vlny z jiných zdrojů, než můžeme v případě detektorů na Zemi, například ze střetů supermasivních černých děr. To s sebou přinese možnosti otestování obecné teorie relativity za jiných, extrémnějších podmínek, a vůbec hlubší porozumění struktuře celého vesmíru. Hovoří se i o tom, že možná budeme schopni zachytit reliktní gravitační vlny vzniklé těsně po Velkém třesku, ale to zatím není jisté.
Rozšiřováním hranic poznání se zabýváš nejen ze strany vědy, ale i filosofie vědy. Na čem konkrétně v té oblasti pracuješ?
Spolupracuji například s Filosofickou fakultou Západočeské univerzity, kde budu mít už druhou přednášku v kurzu pana docenta Havlíka, který se jmenuje Filosofie a dějiny vědy a techniky. Už v minulosti jsem hovořil o tom, s jakými potížemi se potýká současná fyzika a jestli by v tom filosofie nemohla nějak pomoci, konkrétně zda by nepomohlo, kdyby se jí fyzikové více zabývali a naučili se díky tomu klást nové otázky. Teď na podzim budu v kurzu mluvit o tom, jaká filosofie je za inženýrskými metodami.
David Hlaváček představuje program Fyzikové do škol na VědaFestu 2023. Foto: Anna Štindová
Ve fyzice ale už několik desítek let čekáme na nějaký zásadní průlom podobný tomu, jako byla Einsteinova obecná teorie relativity nebo kvantová mechanika. I když ty úspěchy posledních desetiletí jsou nesporné, ať už se jedná o experimentální potvrzení Higgsova bosonu nebo gravitačních vln, tyto výsledky pouze potvrzují stávající paradigma a zatím se úplně nedaří nalézt nová paradigmata, která by nám pomohla lépe porozumět zatím nejasným nebo neprobádaným oblastem oboru.
Pokud vás zajímají otevřené otázky současné fyziky, přijďte na panelovou diskusi na Noci vědců již tento pátek 27. října od 17 hodin!