– Badania nad ultrazimną materią, zwłaszcza ultrazimnymi atomami i prostymi cząsteczkami, odniosły wielki sukces na przestrzeni ostatnich dwudziestu lat. W moim projekcie chcę przenieść środek ciężkości i skierować całą dziedzinę w stronę badań nad wieloatomowymi cząsteczkami, czyli układami znacznie bardziej skomplikowanymi niż te do tej pory badane w ultraniskich temperaturach – mówi dr hab. Michał Tomza z Wydziału Fizyki UW, laureat prestiżowego Starting Grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC). Naukowiec wraz z zespołem będzie prowadził badania ultrazimnych wieloatomowych cząsteczek, których wyniki mogą mieć zastosowanie w technologiach kwantowych.
Dr hab. Michał Tomza z Wydziału Fizyki UW otrzymał Starting Grant przyznawany przez European Research Council (ERC) na realizację projektu „Ultracold polyatomic molecules for controlled chemistry and precision physics” (QuantMol). Celem projektu, który został dofinansowany na kwotę blisko 1,5 mln euro jest zrozumienie, a następnie wykorzystanie złożoności wewnętrznej wieloatomowych cząsteczek w ultraniskich temperaturach.
– Badania nad ultrazimną materią, zwłaszcza ultrazimnymi atomami i prostymi cząsteczkami, odniosły wielki sukces na przestrzeni ostatnich dwudziestu lat. W moim projekcie chcę przenieść środek ciężkości i skierować całą dziedzinę w stronę badań nad wieloatomowymi cząsteczkami, czyli układami znacznie bardziej skomplikowanymi niż te do tej pory badane w ultraniskich temperaturach – mówi dr hab. Michał Tomza.
Technologie kwantowe
W projekcie zostaną wykorzystane zaawansowane metody fizyki molekularnej oraz chemii kwantowej. Projekt ma charakter teoretyczny, ale w jego realizacji ważna będzie także współpraca z grupami doświadczalnymi.
– Badania finansowanie przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych z założenia są badaniami podstawowymi, jednak otrzymane wyniki mogą mieć konsekwencje dla rodzących się właśnie technologii kwantowych, w tym dla rozwoju bardzo precyzyjnych metod pomiaru, symulacji lub nawet obliczeń kwantowych – podkreśla dr hab. Tomza.
Lepsze zrozumienie podstaw fizyki i chemii
Realizacja projektu pomoże lepiej zrozumieć fundamenty reakcji chemicznych, a także rzuci nowe światło na podstawowe teorie fizyczne. Jego najważniejszym przewidywanym rezultatem będzie opracowanie nowych metod chłodzenia, produkcji oraz kontroli skomplikowanych wieloatomowych cząsteczek, które znajdą zastosowania w badaniu podstaw zarówno chemii, jaki i fizyki.
Dr hab. Tomza w swoim projekcie proponuje nowe schematy otrzymywania i produkcji cząsteczek (opierające się na rozwinięciu i dostosowaniu metod znanych z fizyki atomowej do układów dużo bardziej skomplikowanych) oraz nowe metody kontroli i manipulacji zewnętrznymi polami elektromagnetycznymi.
– Projekt będę realizował z moją grupą badawczą, w której w tym momencie pracuje już ponad dziesięć osób: sześciu doktorantów, czterech postdoców oraz kilku studentów. Wszystkie osoby to bardzo zdolni i ambitni młodzi badacze. Głęboko wierzę, że otrzymany projekt będzie również motywacją dla nich do dalszej intensywnej pracy i rozwoju naukowego – dodaje dr hab. Tomza.
Dr hab. Michał Tomza z Wydziału Fizyki UW jest fizykiem teoretykiem i chemikiem, który zajmuje się kwantową teorią materii i oddziaływaniami materii ze światłem. Nagrodę Narodowego Centrum Nauki za 2020 rok otrzymał za opis teoretyczny oddziaływań pomiędzy ultrazimnymi atomami, jonami i cząsteczkami. W pracy badawczej wykorzystuje metody teoretyczne, wykonuje również symulacje komputerowe. Współpracuje z grupami doświadczalnymi z Amsterdamu, Bazylei, Stuttgartu czy Fryburga. Wyniki jego prac pozwalają zrozumieć naturę świata w mikroskali, są wykorzystywane w nowych eksperymentach na pograniczu fizyki i chemii oraz przyczyniają się do rozwoju nowych technologii kwantowych. Dr hab. Tomza jest zdobywcą grantów: Sonata, Sonata Bis i Opus NCN, Homing i First TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, jak również stypendiów: Start FNP oraz dla wybitnych młodych naukowców MNiSW (obecnie MEiN). Rezultaty badań dr. hab. Michała Tomzy są publikowane w uznanych czasopismach naukowych, takich jak: „Nature”, „Nature Physics”, „Physical Review Letters” czy „Nature Communications”.
W grudniu 2021 roku artykuł podsumowujący wyniki badań prowadzonych przez naukowców z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem dr. hab. Michała Tomzy wraz z grupą doświadczalną prof. Tobiasa Schaetza z Uniwersytetu we Fryburgu ukazał się w magazynie „Nature”. Badacze jako pierwsi zaobserwowali rezonanse Feshbacha pomiędzy pojedynczym jonem i ultrazimnymi atomami. Publikacja została wyróżniona na okładce czasopisma jako najważniejszy artykuł wydania.