Astrofizik z Berkeleyja, a tudi Slovenec

Če Slovenec postane vodja Centra za kozmološko fiziko na Berkeleyju, kalifornijski univerzi in raziskovalni instituciji, ki je med najuglednejšimi na svetu, je to prav gotovo dobra iztočnica za pogovor v prilogi Znanost. Prof. dr. Uroša Seljaka smo »ujeli« ob izteku letošnjega dopusta v rojstni Novi Gorici. 

Lahko rečemo, da ste v odlični družbi, saj ste prevzeli vodenje raziskovalnega centra za vrhunskim znanstvenikom, kot je nobelovec George Smoot?

Se strinjam, on je vodil Center za kozmološko fiziko od leta 2006, torej od njegove ustanovitve. Dejansko je v center vložil denar, ki ga je dobil za Nobelovo nagrado. Osnovna ideja pa je, da se na enem mestu združimo vsi kozmologi, ki delujemo na Berkeleyju. Navsezadnje smo na področju kozmologije dobili že dve Nobelovi nagradi: poleg mojega predhodnika še Saul Perlmutter, lanski prejemnik te nagrade za fiziko, ki je, mimogrede, tudi predstavnik našega centra za stike z donatorji. Gre namreč za financiranje projektov, ki so, recimo, nekoliko bolj tvegani in jih ne moremo financirati z državnim denarjem.

Ob letošnji zamenjavi na čelu centra, ko se je prof. Smoot upokojil, nam je po zaslugi prof. Perlmutterja tudi uspelo pridobiti prvo večjo donacijo v znesku 7 milijonov dolarjev, ki nam zagotavlja, da bomo lahko razširili dejavnost. Nadaljevali bomo z močnim podoktorskim programom, več bomo sodelovali še z drugimi raziskovalci, torej ne samo fiziki in kozmologi. Zadnja novost, ki jo načrtujemo, pa je bolj računalniško obarvana. Tudi na področju astronomije namreč delujejo različne skupine, ki razvijajo svoje algoritme, pri čemer včasih pride do nepotrebnega podvajanja. Naš cilj pa je, da nekatere rešitve združimo oziroma povežemo.

Bo vaša vloga torej tudi menedžerska?

Z administracijo se seveda ne bom ukvarjal, moja naloga bo predvsem določanje raziskovalne smeri. Vsekakor bom imel odločilno besedo tudi pri izbiranju novih podoktorskih študentov, ki jih imamo v centru v povprečju okrog pet.

Kaj pa vaše raziskovalno delo?

V kozmologiji nas zanima predvsem, iz česa je vesolje narejeno oziroma kaj je vesolje. Tako na primer še vedno ne vemo, kaj sta temna snov in temna energija, čeprav vemo, da predstavljata večji del vesolja. Prav tako je zanimivo vprašanje, kakšno maso imajo nevtrini, in upamo, da bomo nanj odgovorili v nekaj letih. Ko iščemo odgovore v preteklosti vesolja, seveda ne gledamo le »nazaj«, ampak lahko tudi predvidevamo, kaj se bo z njim dogajalo v prihodnosti.

Drugi sklop vprašanj, ki me zanimajo, pa je bolj povezan z začetnimi razmerami v vesolju. Spet ne toliko v smislu, kaj je v njem, ampak kako so nastale prve strukture. Tu je na primer v ospredju tako imenovana inflacijska teorija (po njej naj bi se vesolje v začetnem obdobju po nastanku razmeroma hitro zelo napihnilo; op. p.), ki ima vrsto podvariant, saj kot teorija še ni zelo dodelana.

Kot rečeno, me zanimajo strukture, ki se pojavljajo v vesolju, gre na primer za skupine galaksij. Galaksije se povezujejo v strukture na različnih skalah, in radi bi ugotovili, kako velike v povprečju so te strukture. To je glavna smer, v katero gre današnja kozmologija. Dejansko smo opravili meritve struktur že na osnovi prasevanja, za kar je dobil Nobelovo nagrado prof. Smoot, kasneje so te meritve bile opravljene še na manjših skalah s pomočjo satelita WMAP, zelo kmalu pa bodo znani rezultati Esinega satelita Planck. Zdaj nas zanima njihova prisotnost v galaksijah. Pa tudi, kako nanje vpliva temna snov. Prisotnost te izmerimo z dvema metodama: ena je gravitacijsko lečenje, druga pa, s kakšno hitrostjo se galaksije premikajo ena glede na drugo.

Te podatke dobite s pomočjo vseh vrst teleskopov?

Seveda, vendar jaz nisem opazovalec, ampak teoretik. Podatke o meritvah dobim od kolegov, na primer od Saula Perlmutterja, ki mu je Nobelova nagrada pripradla prav za meritev, da se širjenje vesolja pospešuje. To meritev danes razlagamo s prisotnostjo temne energije v vesolju. Moj kolega David Schlegel pa recimo meri spektre galaksij in tako postavi te galaksije v tridimenzionalni prostor.

Je eden izmed vaših raziskovalnih ciljev tudi potrditev teorije velikega poka?

Vprašanje je, kaj natančno pod tem mislite. Da se vesolje širi, ni več sporno. In če je tako, to pomeni, da je nekoč moralo biti manjše. Sporno pa je, koliko nazaj oziroma na začetek lahko gremo. Na primer, prasevanje lahko merimo, ko je bilo tisočkrat manjše, kot je danes. Do tiste faze, ko je bilo vesolje denimo milijonkrat manjše kot danes, še razumemo. Bolj ko gremo nazaj, pa se naše védenje zmanjšuje, saj nam primanjkuje podatkov oziroma meritev. Omenjena inflacijska teorija je že tak primer, saj naj bi do »napihovanja« prišlo v zgodnjem obdobju vesolja, za lažjo predstavo recimo, v delčku sekunde po velikem poku. In že teh podrobnosti ne poznamo, kaj je bilo pred tem, pa sploh ne. Ker nimamo meritev, je to seveda prostor za špekulacije.

Znani ste tudi po tem, da ste s kolegom Matiasom Zaldarriago razvil programsko kodo CMBFAST. Kaj sploh to je in čemu je namenjena?

Ta koda za vsak kozmološki teoretični model napove, kako velike naj bi bile strukture tako v kozmičnem prasevanju kot v temni snovi in galaksijah. Njene napovedi potem lahko primerjamo z meritvami in rezultat za kozmično prasevanje je model, ki se ujema in ki vsebuje tako temno snov kot temno energijo. Kodo sva razvila že v 90. letih in je linearna. Če jo kot astrofizikalni teoretik gledam danes, je precej enostavna, saj uporablja le linearne enačbe. Raziskovalno delo, ki ga opravljam zadnja leta, pa gre predvsem v smer nelinearnih modelov. Te razvijamo tako teoretično, recimo s pomočjo perturbacijske teorije, kot tudi z računalniškimi simulacijami razvoja vesolja. To je fokus mojega dela danes.

Poleg profesure in raziskovanja na Berkeleyju ste dejavni tudi na univerzi v Zürichu in na univerzi EWHA v Južni Koreji.

Zadnja leta delim raziskovalni čas med Berkeleyjem in Zürichom, kjer imam prav tako raziskovalno skupino. Zdaj züriško zgodbo počasi končujem in bom samo še na Berkeleyju. Sem pa v Švici počel podobne reči, s tem da so tam nekatere prednosti, recimo računalniško so zelo močni.

V Koreji so se odločili za pospešen razvoj znanosti, in ker nimajo dovolj lastnih raziskovalcev, so ustanovili več centrov, kamor za nekaj mesecev na leto povabijo tuje znanstvenike, okoli katerih skupaj s Korejci sestavijo raziskovalno skupino. Skupaj s še dvema profesorjema z Berkeleyja sem na univerzi EWHA v Seulu član ene take astrofizikalne skupine. Tam preživim dva meseca na leto; lahko rečem, da so raziskovalna sredstva kar ugodna in tudi tam imam nekaj podoktorskih študentov. A ta zgodba se prihodnje leto prav tako zaključuje.

Kako takšno delitev raziskovanja po nekaj mesecih na različnih ustanovah in koncih sveta povezujete v celoto?

Vse tri moje skupine seveda tesno sodelujejo, kar v času interneta ni težko. Poleg tega moji študenti in podoktorski študenti tudi potujejo z mano. Recimo, zdaj gremo iz Züricha vsi skupaj, se pravi poleg mene še štirje, v Berkeley. Tako da smo dejansko ena celota, čeprav prihajamo z vseh koncev – iz ZDA, Nemčije, Španije, Hrvaške, Koreje, Velike Britanije, Japonske.

Ste pa vsi astrofiziki?

Morda je bolje reči kozmologi, danes je namreč kozmologija že tako močno razvita in v njej dela toliko raziskovalcev, da jo že lahko skoraj obravnavamo kot samostojno panogo. Na Berkeleyju sem na primer profesor na oddelku za fiziko in na oddelku za astronomijo, ki sta povsem ločena. Dejansko imamo pri nas največji program astronomije v ZDA, pri čemer je verjetno nekoliko večji poudarek na opazovanju in manjši na teoretskem delu.

Vaše delo je torej pedagoško in raziskovalno?

Res je, na vseh omenjenih univerzah tudi poučujem, recimo na Berkeleyju te dni začnem predavanja iz predmetov Toplota in Statistična mehanika. Poleg tega je tu mentorsko delo s študenti in podoktorskimi študenti, na katero sem še posebej ponosen. Mnogi od mojih nekdanjih študentov so danes uspešni profesorji in zasedajo položaje na vodilnih svetovnih univerzah, kot so Harvard, Caltech, Princeton, Yale, Carnegie Mellon ... Podobno je s podoktorskimi študenti, eden od njih je na primer ravno postal direktor inštituta Maxa Plancka v Münchnu.

Šolali ste se večinoma v Sloveniji, kjer ste prišli do magisterija, vse raziskovalno in profesorsko delo pa ste opravljali in seveda še opravljate v tujini. Kako gledate na to?

Dejansko sem kar dolgo doma iskal nekaj, kar bi me stimuliralo. Bil sem član raziskovalne skupine na inštitutu Jožef Stefan, kjer je šlo v glavnem za eksperimentalno delo, ki mi kot teoretiku ni toliko ležalo. A odločitev za odhod v tujino takrat ni bila lahka.

Z več kot 12 tisoč čistimi citati ste v Sicrisu najbolj citiran slovenski znanstvenik ...

Odkrito povedano, mi tovrstne »naj« lestvice niso prav nič všeč. Še posebej če vemo, da imamo danes eksperimente, pri katerih sodeluje po tisoč raziskovalcev in več, in da se danes velikokrat več citirajo članki, ki povzemajo neko področje, kot originalni, v katerih so bile izvirne ideje prvič predstavljene. Obstajajo tudi boljši kazalci, na primer normalizirano število citatov, kjer se za vsak članek število citatov deli s številom avtorjev, in H-indeks.

Je pa res, da veliko člankov napišem sam ali z največ enim ali dvema sodelavcema, tako da neka korelacija med številko, ki jo omenjate, in temi drugimi kazalci najbrž obstaja. Verjetno je mogoče, da sem med najbolj citiranimi raziskovalci iz Slovenije.

Kaj pa sodelovanje s kolegi v Sloveniji? Ste imeli kakšnega našega podoktorskega študenta?

Do zdaj edino Anžeta Šlosarja, s katerim sva veliko sodelovala že, ko je bil še v Ljubljani. Mimogrede, bil je prvi podoktorski študent v našem kozmološkem centru.

Zadnja leta sem bil res zelo zaposlen, zdaj ko bom počasi delal samo še na Berkeleyju, pa se verjetno približuje čas, ko bom skušal vzpostaviti kakšno raziskovalno navezo tudi s Slovenijo. Nekaj idej vsekakor imam.

Ste slovenski raziskovalec, ameriški, globalni?

Vsekakor sem Slovenec v vseh pogledih in to povsod tudi povem. S stališča raziskovanja pa je verjetno relevantno, v katerem okolju si. Torej v tem primeru rečem, da sem z Berkeleyja.

Spremljate dogajanje v slovenski raziskovalni sferi, ali doma preživljate le počitnice?

Berem spletno Delo in torej vem za tukajšnje finančne težave. Kot rečeno, pa imam nekaj idej in bi bil pripravljen nekaj raziskovalnega časa preživeti tudi v Sloveniji. Vsekakor sem ne bi prišel samo zaradi domotožja, prišel bi zaradi raziskovalne koristi. In za to vidim potencial. Menim namreč, da je tukaj dovolj dobrih in motiviranih študentov, denar pa tudi ne bi smel biti nepremostljiva ovira, saj bi ga lahko dobili iz EU. Možnosti v Evropi za to so.

Glavni del svoje raziskovalne prihodnosti pa vidite na Berkeleyju?

Vsekakor. V kozmologiji je Berkeley med vodilnimi. Tam se dobro počutimo kot družina, pred menoj pa je tudi nov izziv vodenja kozmološkega centra.

Vaši prijatelji pravijo, da bi vas morali študentom predstaviti kot vzor, saj niste samo vrhunski znanstvenik, ampak znate tudi živeti ...

Sicer sem v preteklosti verjetno imel tudi kakšno obdobje, ko sem od jutra do večera preživel pred računalnikom. Ko imaš svojo raziskovalno skupino, pa je marsikaj lažje, veliko je tudi drugačnega dela, predvsem se moraš več pogovarjati. A hkrati sem seveda vesel, kadar še sam napišem kakšen članek.

Glede uživanja življenja pa ne vem, kaj bi rekel. Vsekakor dosti smučam, kolesarim. Z družino poleti radi pridemo domov, kjer veliko jadramo; smo člani jadralnega kluba Čupa, ki domuje v Sesljanskem zalivu med Devinom in Nabrežino. Ko sem bil nekaj let v Trstu, v Mednarodnem središču za teoretično fiziko Abdusa Salama, sem s svojo jadrnico jadral na Barkolani ... Med konjički lahko omenim še kuhanje, predvsem morske jedi. Tudi s tega stališča sta Berkeley in San Francisco dobra izbira, tam se da dobro živeti, saj je podnebje zelo prijetno.