Dr. sc. Nikola Vukman: Rad na nuklearnim reakcijama u zvijezdama mi je donio međunarodno priznanje

Dr. sc. Nikola Vukman dolazi s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta, a ovogodišnji je dobitnik Nagrade za znanost Sveučilišta u Splitu u kategoriji mladih znanstvenika. Njegov put od Trogira, preko Zagreba i Instituta Ruđer Bošković, do međunarodnih istraživačkih centara i Splita, obilježen je kontinuiranim radom u području fizike, točnije nuklearne fizike.

Bavi se proučavanjem složenih kvantnih sustava, od strukture atomskih jezgara do ponašanja ultrahladnih atoma, a sve to povezujući eksperimentalni i računalni pristup. Sudjelovao je u brojnim međunarodnim projektima i eksperimentima, a njegov rad objavljen je i u prestižnom znanstvenom časopisu Physical Review Letters.

U razgovoru nam je otkrio što ga motivira u znanosti, kako izgleda njegov svakodnevni rad te koje savjete ima za mlade koji razmišljaju o znanstvenoj karijeri.

- U Trogiru sam odrastao i završio opću gimnaziju 2010. godine, nakon čega sam upisao studij fizike u Zagrebu. Diplomirao sam istraživački smjer fizike na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu 2015. godine s temom iz visokoenergetske nuklearne fizike. Od 2016. do 2024. radio sam u Laboratoriju za nuklearnu fiziku Instituta Ruđer Bošković kao znanstveni novak, stručni suradnik i poslijedoktorand u području eksperimentalne nuklearne fizike lakih jezgara. Tijekom tog razdoblja završio sam i doktorski studij nuklearne fizike na PMF-u u Zagrebu, s temom klasteriranja u neutronski bogatim lakim jezgrama. Prije dolaska u Split proveo sam godinu dana na poslijedoktorskom usavršavanju u Perugiji u Italiji, gdje sam se bavio nuklearnom astrofizikom. Od 2024. zaposlen sam na PMF-u u Splitu kao viši asistent na projektu EQUAFLU pod vodstvom prof. dr. sc. Leandre Vranješ Markić, u grupi za fiziku kvantne materije, gdje se bavim računalnom fizikom hladnih atoma - objasnio nam je Vukman.

Kako biste nam što jednostavnije objasnili čime se bavite?

Bavim se istraživanjima u području eksperimentalne nuklearne i računalne atomske fizike, koja možemo generalizirano promatrati kao istraživanja složenih kvantnih sustava, nuklearnih jezgara i bozonskih sustava atoma.

U lakim se nuklearnim jezgrama pojavljuje čitavo bogatstvo struktura, ovisno o promatranom elementu, njegovom atomskom broju i stanju u kojem se jezgra nalazi. Moje je područje interesa proučavanje klasterskih i molekulskih struktura unutar same jezgre, koje nastaju zbog snažnih korelacija među nukleonima (protoni i neutroni). Takva nas stanja, osim o svojstvima dane jezgre, mogu dosta naučiti fundamentalno i o samoj nuklearnoj sili i kvantnim efektima, jer se radi o ekstremima nuklearne strukture, pogotovo u neutronski bogatim lakim jezgrama. Na to se prirodno nadovezuje i područje nuklearne astrofizike, odnosno proučavanje nuklearnih reakcija od značaja u zvijezdama, jer primjerice postojanje rezonantnog stanja, specifične strukture, u nekoj jezgri može značajno utjecati na brzinu stvaranja ili uništenja tog elementa unutar zvijezde. Posljedice su onda značajne za evoluciju zvijezda i u konačnici za zastupljenost elemenata u svemiru. Jedan takav primjer je poznato Hoyleovo stanje u izotopu ugljika-12.

S druge strane, u atomskoj fizici, sustavi bozona su jako interesantni jer se svi atomi mogu naći u istom kvantnom stanju, pa se na primjer u Bose-Einstein kondenzatima tisuće atoma ponašaju kao jedan kvantni objekt. Ono što ja proučavam, računalno, su svojstva i dinamika takvih, bozonskih, sustava u periodičkim (pravilnim) i kvaziperiodičnim (nepravilnim) rešetkama, a koja su eksperimentalno ostvariva zatočenjem atoma u polje koje stvara niz lasera. Zanimljiva specifičnost ovakvih sustava je to što se jačina interakcije među atomima može proizvoljno mijenjati, pa je ponašanje sustava jako određeno interakcijama među atomima i u kombinaciji s poljem u kojem se nalaze proizlazi čitav niz različitih faza sustava u kojima je ponašanje drastično drugačije. Obzirom da sve te sustave proučavamo računalnim Monte Carlo simulacijama, postoji čitav niz parametara za proučavanje, a pomoću kojih otkrivamo fizikalno zanimljive konfiguracije sustava. Osobno su mi jako zanimljivi zajednički fizikalni principi koji se pojavljuju u ovim naizgled vrlo različitim sustavima, kao i primjena stečenih znanja iz različitih područja u novim istraživanjima.

Svijet fundalementalne znanosti

Zašto baš znanost, kako ste odabrali taj put?

Studij fizike sam odabrao iz želje za dubinskim razumijevanjem fizikalnih procesa u svijetu oko sebe, pa sam već tokom studija naginjao prema znanosti, no presudno je bilo istraživačko iskustvo tijekom izrade diplomskog rada. Kao diplomand imao sam priliku sudjelovati u radu međunarodne PHENIX kolaboracije i eksperimentalnom mjerenju na Brookhaven National Laboratory u SAD-u. Time su mi se otvorila vrata u jedan tada potpuno novi svijet fundamentalne znanosti: mjerenje na velikom akceleratorskom postrojenju, programiranje i analiza podataka, rad u međunarodnom okruženju, sve uz veliku potporu tadašnjeg mentora. Rekao bih da je to bio presudni događaj nakon kojeg su interes i ljubav prema znanosti samo rasli, kao i ideja da se želim baviti istraživanjem nakon završetka fakulteta.

Interes za nuklearnu fiziku lakih jezgara stvorio se tijekom izrade doktorskog rada i zaposlenjem u Laboratoriju za nuklearnu fiziku Instituta Ruđer Bošković. Sudjelovanjem u eksperimentalnom radu grupe na nizu međunarodnih akceleratorskih postrojenja, poniranjem u analizu podataka, prezentacijom radova na školama i konferencijama, ta prvotna želja za bavljenjem znanošću dobila je jasan oblik i znanost je postala svakodnevica. Najdraži eksperiment mi je bio na akceleratorskom postrojenju TRIUMF, u Kanadi, na čijim se rezultatima bazirao moj doktorat.

Za trenutačno područje istraživanja svakako je najzaslužnija sadašnja mentorica, jer sam se zaposlenjem na PMF-u ubacio u svijet računalnih Monte Carlo simulacija i kvantne fizike mnoštva čestica.

Što vam predstavlja Nagrada Sveučilišta u Splitu, služi li kao poticaj za nastavak rada?

Nagrada za mlade znanstvenike me zbilja obradovala, hvala Sveučilištu na prepoznavanju truda i znanstvenog rada, te je svakako poticaj za nastaviti se još i više truditi u daljnjem znanstvenom radu. Ponajviše me obradovala zbog ponosnih reakcija mojih najbližih, koji su mi najveća potpora. Ovom prilikom se zahvaljujem svim kolegama koji su doprinijeli nagradi radom na istraživanjima i člancima.

Kako izgleda jedan vaš tipičan dan?

S obzirom da se u znanosti posljednje vrijeme ponajviše bavim analizom podataka računalnih simulacija većina je dana podređena upravo tome. Dolaskom na posao pregledam rezultate od prethodnog dana, tada slijedi interpretacija i smišljanje sljedećeg koraka u analizi, a uključuje puno kodiranja, pregleda relevantne literature i diskusije s mentoricom i kolegama. Dok se izvršavaju nove simulacije na računalom klasteru Supek, u međuvremenu radim na jednostavnijim simulacijama lokalno na laptopu kako bi bolje razumjeli i interpretirali složenije podatke. Paralelno se uvijek radi više poslova, pa je tu i priprema materijala i držanje nastave, sastavljanje izvještaja s rezultatima za lakšu diskusiju s kolegama u inozemstvu, rad na znanstvenim člancima i svemu ostalom što taj dan dođe na raspored.

Izvrsni istraživački timovi

Izdvojite mi vaš najveći uspjeh ili nešto na što ste najponosniji u radu do sada?

Iz znanstvene perspektive to je članak u Physical Review Letters objavljen krajem prošle godine, na kojem sam jedan od glavnih autora, a nastajao je najvećim dijelom tijekom poslijedoktorskog usavršavanja u Perugiji, sve do kratkog povratka u Zagreb i nastavkom suradnji nakon dolaska u Split. Radilo se o međunarodnoj suradnji pod vodstvom istraživača s INFN-a u Italiji i zajedničkom analizom eksperimentalnih podataka s kolegama iz Italije i Kine. Sam članak govori o reakcijama uništenja izotopa fluora-19 u zvijezdama i utjecaju na razumijevanje nukleosinteze elemenata i modeliranje astrofizičkih scenarija. Od posebnog mi je značaja zbog nastanka u fazi života s neprekidnim putovanjima, pa je i analiza rađena od ureda i laboratorija u različitim gradovima pa do hotela, autobusa, vlakova i noćnih putovanja brodom na relaciji Split - Ancona prilikom odlaska u Perugiju.

Iz osobnije perspektive, ponosan sam što sam iskreno prateći svoje interese i motivaciju odabrao baš ovakav znanstveni put i radio, i radim, u zbilja izvrsnim istraživačkim timovima s kolegama, koji su postali i prijatelji, na zanimljivim istraživanjima. Upravo su timski rad na zajedničkom cilju, međusobna podrška i zanimljivost istraživanja ono što me u znanosti motivira te sam sretan što sam pronašao svoje mjesto upravo u takvoj istraživačkoj grupi i na PMF-u u Splitu.

Izdvojite neke projekte na kojima trenutačno radite?

Trenutno je glavni fokus objava rezultata istraživanja započetih u sklopu HrZZ projekta EQUAFLU, na kojem sam jedan od suradnika. Tema istraživanja i članka na kojem najviše radim zadnjih godinu dana su sustavi bozona u 1D kvaziperiodičkim rešetkama, proučavani kvantnim Monte Carlo metodama. Paralelno radim na nastavku suradnji i istraživanja u području nuklearne fizike i nuklearne astrofizike u sklopu malog institucijskog projekta te se nastojim što više uključivati u programe popularizacije znanosti sudjelovanjem u organizaciji radionica, predavanja i znanstveno-popularnih događanja.

Istraživački uvjeti za mlade u Hrvatskoj?

Moja su osobna iskustva jako dobra, uvijek sam imao stručnu podršku mentora, kolega i suradnika u istraživačkim grupama u kojima sam radio, uz mogućnost odlazaka na znanstvene škole, konferencije, eksperimente i terenska istraživanja u inozemstvo, koji su ključni u razvoju znanstvenih kompetencija i samostalnosti u istraživanju mladih istraživača. Općenito bih rekao da je najveća uloga istraživačke grupe i mentora, uz realne mogućnosti i dostupnost financiranja znanstvenih boravaka na drugim institucijama i u inozemstvu zbog stjecanja iskustva, te ostvarivanja suradnji na kojima velikim dijelom počiva znanstveni rad. Iz te smo perspektive, situacije mladih u znanosti, rekao bih u koraku s drugim zemljama Europske Unije.

Kako provodite slobodno vrijeme?

Veliki sam zaljubljenik u glazbu, skupljam gramofonske ploče, sviram gitaru i imam bend, pa slobodno vrijeme najčešće bude na neki način posvećeno glazbi. Tu su i mali kućni projekti, čitanje knjiga i, sve više, ljubav prema maslinarstvu. U toplija vremena zaručnica i ja volimo izlete motorom u prirodu, istraživati Zagoru i otoke, ali i odlaske na dulje relacije po Hrvatskoj tijekom godišnjeg.

Planovi za budućnost, gdje se vidite za recimo 10 godina i što biste poručili mladim znanstvenicima/studentima?

Teško je prognozirati što nekoga čeka za 10 godina, no svakako bih želio biti u mogućnosti nastaviti se baviti istraživanjima i znanošću te doprinositi svojim radom društvu. Poručio bih svima da budu ustrajni u svom trudu i radu, znanost i obrazovanje su najvećim dijelom proces koji zahtjeva puno strpljenja i odricanja, stoga je potrebno pronaći radosti u malim ostvarenjima iz dana u dan. Studentima bih posebno poručio da iskoriste sve prilike koje im se pružaju za stjecanjem znanja i iskustva, koje će sa sobom ponijeti dalje u život. PMF i Sveučilište imaju bogat akademski život u koji se mogu uključiti, od programa popularizacije znanosti, do individualnih istraživačkih radova, a prvi korak je često samo iskaz interesa i volje za utrošiti malo dodatnog vremena. Možda najbitnije, da mogu u svojoj okolini sami stvoriti prilike i inicijative koje do sada nisu postojale.