“Toliko mjerimo o svemiru, ali također znamo da nam u potpunosti nedostaju ogromni komadi onoga od čega je svemir napravljen” – kaže Kerstin Perez.
Kerstin Perez traži otiske tamne tvari. Nevidljiva tvar utjelovljuje 84 % materije u svemiru i smatra se da je moćno kozmičko ljepilo, koje sprečava da se cijele galaksije razdvoje. Pa ipak, same čestice ostavljaju jedva trag na običnoj materiji, onemogućujući sve dosadašnje napore u otkrivanju.
Perez, fizičarka čestica na MIT-u, nada se da će eksperiment s balonom na velikim visinama, koji će biti lansiran u antarktičku stratosferu krajem 2022., uhvatiti neizravne znakove tamne tvari u česticama koje ostavlja za sobom. Takav bi nalaz značajno osvijetlio neuhvatljivu prirodu tamne tvari.
Eksperiment, General AntiParticle Spectrometer – GAPS, gdje je Perez suvoditeljica, je misija koju financira NASA, ima za cilj otkriti produkte uništavanja tamne tvari. Kada se dvije čestice tamne materije sudare, smatra se da se energija te interakcije može pretvoriti u druge čestice, uključujući antideuterone – čestice koje se zatim voze kroz galaksiju kao kozmičke zrake koje mogu prodrijeti u Zemljinu stratosferu. Ako antideuteroni postoje, trebali bi dolaziti iz svih dijelova neba, a Perez i njezini kolege se nadaju da će GAPS biti na pravoj visini i osjetljivosti da ih otkriju.
“Ako se uspijemo uvjeriti da je ono što vidimo stvarno, to bi nam moglo pomoći u smjeru onoga što je tamna tvar”, kaže Perez, koja je ove godine dobila mandat na Odjelu za fiziku MIT-a.
Uz GAPS, rad Perezove usredotočen je na razvoj metoda za traženje tamne tvari i drugih egzotičnih čestica u supernovi i drugim astrofizičkim fenomenima snimljenim zemaljskim i svemirskim teleskopima.
“Toliko toga mjerimo o svemiru, ali također znamo da nam u potpunosti nedostaju veliki komadi onoga od čega je svemir napravljen”, kaže znanstvenica. “Mora biti više građevnih blokova od onih za koje znamo. I odabrala sam različite eksperimentalne metode da ih pratim.”
Izgradnja
Rođena i odrasla u zapadnoj Philadelphiji, Perez je bila samoproglašeno “dijete iz zatvorenog prostora”, bavila se uglavnom umjetnošću i zanatom, crtanjem i dizajnom te gradnjom.
“Imala sam dva pištolja za ljepilo i sjećam se da sam počela graditi kućice za lutke, ne zato što mi je toliko stalo do lutki, već zato što je to bila stvar koju si mogao kupiti i napraviti”, prisjeća se uspomena iz djetinjstva.
Njezini planovi da se bavi likovnom umjetnošću promijenili su se u prvoj godini, kada je krenula na prvi sat fizike. Materijal koji je bio izazovan za njezine kolege iz razreda, noj je sjeo potpuno prirodno, a sljedeće godine se upisala na fiziku i računarstvo, koje je predavao učitelj koji je znao dodatno potaknuti interes za fiziku.
“Jednog dana napravio je izvod koji je zauzeo dvije trećine odbora, a on se povukao i rekao: ‘Nije li to tako lijepo? Ne mogu to izbrisati.’ I nacrtao je okvir oko toga i radio za ostatak razreda u toj maloj trećini ploče”, prisjeća se Perez, te dodaje: “U tom trenutku, pojavio mi se takav entuzijazam i poriv da još dublje zaronim u materiju”.
Tako oduševljena, krenula je nakon srednje škole na Sveučilište Columbia, gdje je studirala fiziku. Želeći iskustvo u istraživanju, volontirala je u laboratoriju za nanotehnologiju, snimajući ugljikove nanocijevi.
“To je bila moja prekretnica”, prisjeća se Perez. “Sva moja pozadina u izgradnji, stvaranju i želji da dizajniram stvari spojila se u ovom kontekstu fizike. Od tada sam bila raspoređena u istraživanje eksperimentalne fizike.”
Slučajno je pohađala i moderni tečaj fizike koji je predavala Janet Conrad s MIT-a, koja je tada bila profesorica na Columbiji. Sat je učenike upoznao s fizikom čestica i eksperimentima koji su u tijeku za otkrivanje tamne tvari i drugih egzotičnih čestica. Detektor koji je generirao najviše buke bio je CERN-ov Veliki hadronski sudarač u Ženevi. LHC je trebao biti najveći akcelerator čestica na svijetu, a očekivalo se da će uskoro biti online.
Nakon što je diplomirala na Columbiji, Perez je odletjela na zapad u Caltech, gdje je imala priliku otići u CERN u sklopu svog diplomskog rada. To iskustvo je bilo neprocjenjivo, jer je pomogla u kalibraciji jednog od LHC detektora piksela, koji je dizajniran za mjerenje običnih, dobro poznatih čestica.
“To iskustvo me naučilo da kada prvi put uključite svoj instrument, morate biti sigurni da možete izmjeriti stvari za koje znate da postoje, stvarno dobro, prije nego što možete tvrditi da gledate nešto novo”, kaže Perez.
Ispred razreda
Nakon što je završila svoj posao u CERN-u, počela je okretati novu ideju. Dok je LHC bio dizajniran da umjetno razbija čestice zajedno kako bi potražio tamnu tvar, manji projekti slijedili su iste čestice u svemiru, njihovom prirodnom okruženju.
“Svi dokazi koje imamo o tamnoj tvari potječu iz astrofizičkih promatranja, pa ima smisla tražiti tragove”, kaže Perez. “Htjela sam priliku da od nule temeljito dizajniram i izgradim eksperiment koji bi nam mogao reći nešto o tamnoj materiji.”
S tom se idejom vratila u Columbiju, gdje se pridružila glavnom timu koji je radio na tome da eksperiment s balonom GAPS podigne s tla. Kao postdoktorantica, razvila je isplativu metodu za proizvodnju više od 1000 detektora silicija u eksperimentu i od tada je nastavila voditi eksperimentalni program detektora silicija. Zatim je 2015. prihvatila mjesto profesora na Haverford Collegeu, blizu njezina rodnog grada.
“Bio sam tamo godinu i pol i apsolutno mi se svidjelo”, kaže Perez. Dok je bila u Haverfordu, zaronila je ne samo u svoje istraživanje fizike, već i u podučavanje. Fakultet je ponudio program za nastavnike kako bi im pomogao poboljšati njihova predavanja, pri čemu se svaki profesor sastajao tjedno s studentom koji je bio obučen za promatranje i davanje povratnih informacija o njihovom stilu poučavanja. Perez je bila u paru sa tamnoputom studenticom, koja je jednog dana s njom podijelila neugodno iskustvo koje je doživjela na uvodnom tečaju, što ju je u konačnici obeshrabrilo da upiše smjer informatike.
Slušajući studenticu, Perez, koja je često bila jedina tamnoputa žena u naprednim satima fizike, laboratorijima, eksperimentalnim timovima i fakultetskim popisima, prepoznala je poziv na ujedinjenje. Od tog trenutka, uz svoj rad na fizici, počela je istraživati novi smjer istraživanja: pripadnost.
Obratila se socijalnim psiholozima kako bi razumjela probleme različitosti i uključenosti te sustavne čimbenike koji pridonose nedostatku u fizici, informatici i drugim STEM disciplinama. Također je surađivala s obrazovnim istraživačima kako bi razvila učioničke prakse za poticanje pripadnosti među studentima, s motivacijom zadržavanja nedovoljno zastupljenih učenika.
Godine 2016. prihvatila je ponudu da se pridruži Fakultetu fizike MIT-a i sa sobom ponijela rad na inkluzivnoj nastavi koji je započela na Haverfordu. Na MIT-u je uravnotežila svoje istraživanje fizike čestica s podučavanjem i izgradnjom inkluzivnije učionice.
“Instruktorima je lako razmišljati: ‘Moram potpuno preurediti svoj nastavni plan i program i promijeniti svoju učionicu, ali imam toliko istraživanja, a podučavanje je mali dio mog posla koji se, iskreno, ne nagrađuje'” – kaže Perez. “Ali ako pogledate istraživanje, nije potrebno puno. Male stvari koje radimo, kao nastavnici koji su ispred učionice, imaju veliki utjecaj.”
Izvor: MIT News Office // Jennifer Chu |
