Peter Križan, Igor Muševič, Matej Praprotnik. Foto: gov.si
Peter Križan, Igor Muševič, Matej Praprotnik. Foto: gov.si

Evropski raziskovalni svet (ERC) je na razpisu za uveljavljene raziskovalce izbral tudi tri Slovence, ki bodo raziskovali "najbolj drzne in inovativne ideje" med prijavljenimi.

Na razpis je prispelo 1881 prijav, v izboru jih je končalo 185 ali 9,8 odstotka.

Vsi trije delujejo na področju fizike. Prvi išče razpoke v standardnem modelu v fiziki osnovnih delcev, drugi stavi na logična vezja na osnovi svetlobe, tretji pa išče rešitve, kako na učinkovit in neinvaziven način v prihodnosti zdraviti raka, vnetja, bolezni srca in številne druge.

Ne le to, svoj projekt je dobila tudi raziskovalka slovenskega rodu.

Avdio: Predstavili so jih v pogovoru za Val 202. Besedilni povzetek je na voljo spodaj.

Iskanje razpok v standardnem modelu

Slovenski znanstveniki v KEK-u iščejo odgovore na nova vprašanja o vesolju

Prvi je Peter Križan, ki deluje na Fakulteti za matematiko in fiziko v Ljubljani (FMF) in Institutu Jožef Stefan (IJS). Za petletni projekt FAIME je pridobil 2,4 milijona evrov.

V projektu bo s sodelavci iskal nove pojave v fiziki osnovnih delcev, na področju, ki se je v zadnjem času znašlo na pomembnem razpotju.

"Imamo standardni model, ki dobro popiše večino eksperimentov, a po drugi strani pojavi kažejo, da to ni dokončna teorija," je pojasnil. V modelu po njegovih besedah ni prostora za delce temne snovi, niti ne obstaja mehanizem, ki bi lahko povzročil tako dramatično razliko med materijo in antimaterijo, kot jo vidimo v današnjem vesolju. Pot iz te zagate trenutno znanstveniki iščejo na več načinov. "Nekateri eksperimenti, kakršen je na primer tisti v Cernu, skušajo najti dokaze za nove delce, drug tip eksperimentov, kot je na primer v Cukubi na Japoskem, pa se nagiba k poskusom z izboljšano natančnostjo."

Križan je projekt FAIME predstavil na blogu, ki ga Val 202 priporoča v branje.

Raziskovalci tako zdaj iščejo morebitne razpoke v standardnem modelu. "Eno tako razpoko smo odkrili v več eksperimentih, a da jo lahko z gotovostjo potrdimo, potrebujemo več podatkov." Kot pojasni, se bo njihov projekt osredinil na študij nekaterih redkih razpadov delcev, ki nastajajo pri trkih elektronov in pozitronov v eksperimentu Belle II. V okviru projekta bodo razvili tudi nove, zelo napredne metode za ugotavljanje nabitih delcev, vse skupaj pa bosta izvajali skupini fizikov z IJS-ja in FMF-ja. Slovenski znanstveniki so za tovrstne raziskovalne metode po Križanovem mnenju veliki strokovnjaki.

Namesto žic svetloba, organska rast računalnikov

Slovenski znanstveniki potrdili mreže vrtincev v tekočih kristalih

Profesor na FMF-ju in sodelavec IJS-ja Igor Muševič je zasnoval projekt LOGOS (Light-operated logic circuits from photonic soft-matter), za katerega je pridobil 2,5 milijona evrov. Stavi na področje svetlobe, tekočih kristalov in logičnih vezij. Sam svojo zamisel opiše kot “radikalno in usmerjeno pravokotno na ‘mainstream’ komunikacijske tehnologije“. Svetloba je postala v zadnjem obdobju po njegovih besedah ključna pri prenašanju podatkov na medcelinskih razdaljah. Težava se pojavi pri pretvorbi optičnega signala v električnega, saj so postali tovrstni podatkovni centri energijsko izjemno potratni. Ključno vprašanje po Muševičevo tako postaja, kako svetlobo na mikrostrukturni ravni uporabljati še bolje in učinkoviteje.

"Zdi se, da smo dosegli skrajno mejo razvoja računske in podatkovne infrastrukture zaradi izjemno velike porabe električne energije, ki pri velikih podatkovnih centrih in superračunalnikih dosega moč manjše elektrarne. Možna rešitev je uporaba svetlobe namesto elektrike in izdelava svetlobnih vezij, po katerih bo namesto elektrike tekla svetloba," je povedal za Val 202.

V vzponu so torej nove, tako imenovane fotonske tehnologije, ki bodo namesto žic uporabljale svetlobo. Napredek je hiter, poudarja Muševič, "a še vedno so te tehnologije trenutno na stopnji, na kakršni je bila mikroelektronika leta 1960". Se pa raziskovalcem v zadnjih letih odpirajo povsem nova področja: "Prišli smo na sled snovem, ki same od sebe tvorijo vodnike; iz kaplje začnejo sama od sebe rasti optična vlakna. Podobno se dogaja pri delitvi celic, kar pripelje do ideje, da bi bilo logična vezja mogoče gojiti. Tovrstna tehnologija se začenja torej nagibati proti biologiji." Kakšen bi bil lahko tako računalnik čez 50 let? Muševič spomni na film Avatar in v njem upodobljena fotonska drevesa, ki rastejo sama, v njih pa so shranjene informacije. A to je prihodnost ... Kakšni zametki za to pa se snujejo v zdajšnjosti?

Muševič želi z ekipo raziskovalcev v svojem projektu razviti novo tehnologijo za izdelavo logičnih vezij, ki bodo narejena iz tekočih kristalov in bodo delovala izključno na osnovi svetlobe. "Drugi del projekta je še bolj radikalen, saj gre v smeri spontanih rasti vezij." Projekt po njegovih besedah sega daleč prek obstoječih tehnologij in predstavlja izjemen znanstveni izziv.

Manj invazivno, usmerjeno zdravljene raka z informatizacijo

Izbrana je bila tudi projektna prijava Mateja Praprotnika, naslovljena MULTraSonicA (Multiscale modeling and simulation approaches for biomedical ultrasonic applications). Projekt bo trajal pet let, Evropa mu je namenila 2,5 milijona evrov.

Praprotnik je vodja Teoretičnega odseka na Kemijskem institutu in profesor fizike na FMF-ju. S kolegi bo skušal bolje razumeti in simulirati ultrazvočni nadzor pri dostavi zdravil na obolela mesta v telesu. Natančneje, zanima jih povezava ultrazvoka z mikromehurčki in zelo majhnimi plinskimi vezikli v bioloških tekočinah.

Preglovi nagradi v roke Marjetke Podobnik in Mateja Praprotnika s Kemijskega inštituta

Tarčna dostava zdravil na obolela mesta v telesu se kaže kot zelo perspektivna. Ena izmed možnosti pri tem je dostava zdravila z mikromehurčki oziroma plinskimi vezikli, pri katerih igra zelo pomembno vlogo ultrazvok. Da bosta dostava zdravil in odziv mikromehurčkov na ultrazvok nadzorovana, so potrebni optimalni parametri za ultrazvočno ‘razstrelitev’ dostavljavcev zdravil. "Po navadi dajo zdravniki zdravilo v telo z injekcijo, pri terapiji z ultrazvokom pa bodo potrebne manjše doze, ultrazvočna eksplozija pa bo tudi potisnila zdravilo, da bo prešlo membrano obolele celice," je ponazoril Praprotnik.

Gre za neinvazivno tehniko slikanja in dostave zdravil, ki bo pospešila napredek biomedicinskih ultrazvočnih aplikacij pri zdravljenju raka, različnih vnetij, bolezni srca in ožilja ter drugih. Da bi jo lahko uspešno uporabljati, bodo skušali raziskovalci pod Praprotnikovim vodstvom najti optimalne parametre za poznejšo klinično uporabo, iskali pa jih bodo z intenzivnimi računalniškimi simulacijami. "Razvijati nameravamo realne modele, ki bodo sposobni zajeti vse podatke in realistično simulirati tak proces. Za to potrebujemo tudi nove metode, tudi nove numerične metode, ki bodo zmožne simulirati ultrazvok. To bodo računsko zelo intenzivne simulacije."

Na taistem razpisu je ERC-projekt dobila še ena znanstvenica slovenskega rodu. Glenda Sluga z European University Institute v Italiji je podeljevalce prepričala s projektom s področja zgodovine, so sporočili z ministrstva za izobraževanje.

Pri tem bodo potrebovali veliko računsko moč, ki pa jo bo v Sloveniji odslej mogoče dobiti. Že v kratkem naj bi namreč na mariborski univerzi začel v polnosti delovati nov superračunalnik, ki naj bi spadal med dvajset najmočnejših superračunalnikov na svetu.