Nazywam się Jakub Pilimon, jestem uczniem klasy III E.

Od roku jestem podopiecznym Krajowego Funduszu na Rzecz Dzieci. W lipcu uczestniczyłem w stażu naukowym w IF PAN, finansowanym przez KFnRD. Moim opiekunem był dr hab. Wojciech Brzezicki. Już wcześniej, bo w lutym podczas warsztatów, mieliśmy przyjemność razem pracować.

Staż składał się z dwóch części: korespondencyjnej i stacjonarnej. Nie mam jeszcze ukończonych 18 lat, więc nie mogłem zostać w Warszawie dłużej niż przez 4 dni (Fundusz zapewnił mi zakwaterowanie), dlatego część stażu musiała się odbyć mailowo.

Przed samym stażem dość intensywnie studiowałem książkę “Mechanika Kwantowa” (Ramamurti Shankar) i przyznam, że pomogło mi to niezmiernie. Podczas samego stażu, wielu rzeczy z pewnością bym nie był w stanie zrozumieć, gdyby nie ta książka. Jeżeli ktokolwiek chciałby się bliżej zapoznać z mechaniką kwantową (łącznie z dość złożonym opisem matematycznym), polecam tę książkę w stu procentach, jak również polecam serię książek "Feynmana wykłady z fizyki" autorstwa Richarda Feynmana.

Podczas praktyk zajmowałem się niehermitowskim modelem BHZ. W dużym skrócie, chodziło o to, że istnieje pewna klasa materiałów zwana izolatorami topologicznymi. Charakteryzują się one tym, że "w środku" zachowują się jak izolatory, zaś na brzegach wytwarza się stan metaliczny (przewodnictwa), czyli, precyzyjnie mówiąc, następuje zamknięcie przerwy energetycznej (po szczegóły odsyłam do pasmowej teorii przewodnictwa). Model BHZ opisuje właśnie taki izolator topologiczny. Przykładowy materiał, który jest opisywany przez ów model to tellurek rtęci (II). Ten model jest dość dobrze zbadany.
Zrobiliśmy pewną modyfikację, która to od bardzo niedawna jest obiektem zainteresowania wielu fizyków teoretycznych. Nie wchodząc w szczegóły, powiem, że energia w układach kwantowych jest opisywana tzw. hamiltonianem. Ten hamiltonian zazwyczaj jest hermitowski (oznacza to, że posiada on pewną szczególną symetrię; gwarantuje ona na przykład, że możliwe energie, które może przyjąć układ, są liczbami rzeczywistymi). My jednak przyjęliśmy, że masa jest wielkością zespoloną. (Ciekawą rzeczą jest, że coś takiego nie jest tylko wymysłem fizyków teoretycznych. Taki układ o masie zespolonej można teoretycznie zrealizować za pomocą cząstek zwanych polarytonami. Są to kwazicząstki, które łączą ze sobą materię i światła, albowiem powstają one w wyniku ciągłych oscylacji cząstka-fala elektromagnetyczna w mikrorezonatorze optycznym. Te cząstki, według dość niedawno opublikowanych prac, mogą mieć niebagatelne znaczenie dla informatyki kwantowej i konstrukcji komputerów kwantowych.) Zespolona masa sprawiła w konsekwencji, że hamiltonian przestał być hermitowski i my zbadaliśmy własności takiego właśnie hamiltonianu niehermitowskiego.
Było to dla mnie doświadczenie dość osobliwe, ponieważ rozwiązywałem pewne problemy i nie mogłem po prostu sprawdzić gdzieś, czy zrobiłem to dobrze, bo zwyczajnie nikt wcześniej tego nie zbadał. Jedyne co mogłem robić, to sprawdzić z grubsza numerycznie czy moje rozwiązanie analityczne jest poprawne. Dlatego też uczucie niepewności raczej było zastąpione uczuciem odkrywania czegoś nowego i ciekawości dotyczącej nieznanego wyniku. Ukierunkowało to również moje plany na przyszłość.

Coraz bardziej skłaniam się ku fizyce teoretycznej. Doszedłem do wniosku, że praca współczesnego fizyka teoretycznego, to w przeważającej części matematyka. I to nie jedynie matematyka leżąca u podstaw fizyki, czyli analiza matematyczna, algebra liniowa, równania różniczkowe, czy metody numeryczne. Teraz często potrzebna jest np. topologia algebraiczna lub K-teoria. Są to działy matematyki, które są obecnie rozwijane. Tak więc praca fizyka-teoretyka to jest w większości matematyka. Jednak możliwość ciągłej pracy z obiektami wybitnie abstrakcyjnymi, które jednak mają bezpośredni związek z otaczającym światem, wydaje się dość niezwykła.

Na zakończenie, jeżeli Czytelnik chciałby poznać szczegóły naszej pracy, to zapraszam do zapoznania się ze sprawozdaniem (link: https://drive.google.com/open?id=1a5ulOKwR6niCOx2xfZablRWUoqOwugYR), które przygotowałem dla KFnRD. Ostrzegam tylko, że dużo jest tam naukowego bełkotu.