Jaroslav Hofierka vystudoval na Matfyzu teoretickou fyziku a pak se vydal do Irska zkoumat exotické pozitrony. Jako doktorand Queen’s University Belfast zažil úspěch, o kterém se většině začínajících vědců jenom sní. V roce 2022 mu jako hlavnímu autorovi vyšel článek v prestižním časopise Nature. „Více než studium je doktorát spíš práce, kdy vás posadí k počítači a řeknou ‚zkoumej‘, jenže někdy je potřeba se z té židle taky zvednout, překonat ostych a začít se bavit s lidmi,“ říká držitel Ceny Milana Odehnala pro mladé fyziky. Po několika letech strávených v zahraničí se nedávno vrátil zpátky na Matfyz. V rozhovoru mluví mimo jiné o tom, jak se jako začínající vědec ve vědě neztratit a proč je v dnešní době tolik důležitý networking.
Od letošního roku působíte na Ústavu teoretické fyziky. Čím se na Matfyzu budete zabývat?
Budu navazovat na téma, kterému jsem se věnoval poslední dva roky během postdoktorského pobytu v Heidelbergu. Jde o výzkum mechanismů přenosu energie v rámci molekulárního systému. Zjednodušeně řečeno mě zajímá, co se stane s energií záření poté, co ji molekulární systém pohltí.
V čem je to vědecky zajímavé?
Pro mě jako teoretického fyzika je to zajímavé hlavně kvůli tomu, že v současnosti máme k dispozici velké množství experimentálních dat z velkých výzkumných center, která ještě nejsou teoreticky vysvětlená. Experimentální výsledky ukazují, že na nejrychlejších časových škálách, v řádu femtosekund, se odehrávají jevy, o kterých toho zatím mnoho nevíme – například zde dochází k přenosu energie z jedné molekuly na druhou a k produkci elektronů a iontů, jež mohou dále interagovat s okolními molekulami. Můj výzkum je čistě teoretický, ale má význam i pro praxi, mimo jiné pro lékařství. Stejné jevy totiž mohou působit i v lidském těle, když se na něj posvítí rentgenem.
Vraťme se o několik let nazpátek, když jste stál na prahu své vědecké kariéry. Vy jste se původně věnoval trochu jinému tématu, je to tak?
To je pravda. Během doktorského studia jsem se zabýval výzkumem pozitronů. To je poměrně minoritní téma, kterému se na světě věnuje jenom pár vědců, mezi nimi profesor Dermot Green z Queen’s University v Belfastu. V roce 2019 jsem odjel do Irska a jako doktorand se stal členem jeho výzkumné skupiny.
Co vás přimělo odcestovat zrovna do Severního Irska a zkoumat tam antičástice elektronu?
Na Matfyzu jsem vystudoval teoretickou fyziku a dál jsem chtěl pokračovat ve studiu v zahraničí. Hledal jsem místa v západní Evropě a na jednom vědeckém portálu jsem objevil nabídku podílet se na projektu prof. Greena, který tou dobou získal grant Evropské výzkumné rady (ERC) a nabíral k sobě do týmu lidi z celé Evropy. To bylo velké štěstí, protože doktorské studium ve Velké Británii je jinak poměrně drahé a často ani není otevřené pro cizince. Britské školy patří k těm nejlepším, navíc profesor Green je skutečným expertem na pozitrony.
Shodou okolností byla nabídka z Belfastu ta vůbec první, na kterou jsem zareagoval a která také vyšla. S mým školitelem jsme si sedli už během pohovoru. Musím ale přiznat, že když jsem do Irska odjížděl, byla ve mně malá dušička, protože jsem o pozitronech skoro nic nevěděl – předtím jsem se na Matfyzu zabýval výpočty elektronové struktury látek.
Jak jste se s tím popasoval?
Byl to pro mě nezvyk, protože jako absolvent s magisterský titulem jsem měl pocit, že už bych měl něco umět. Teď jsem byl svým způsobem znovu na začátku. Hodně času jsem trávil samostudiem. Odborné znalosti jsem si díky dobrým základům z Matfyzu zvládl doplnit celkem snadno, to, s čím jsem zpočátku bojoval, byla komunikace. Chvíli trvalo, než jsem si uvědomil, že není nic špatného na tom něco nevědět a že nejjednodušší způsob, jak to vyřešit, je zeptat se kolegy nebo školitele. Více než studium je doktorát spíš práce, kdy vás posadí k počítači a řeknou ‚zkoumej‘, jenže někdy je potřeba se z té židle taky zvednout, překonat ostych a začít se bavit s lidmi. Myslím si, že za čtyři roky jsem se to celkem naučil. A to i přesto, že jsem nakonec značnou část svého doktorského studia strávil kvůli pandemii koronaviru doma na Slovensku prací na dálku.
Taky už toho teď hodně víte o pozitronech. Co byste mi o nich řekl?
Pozitron je nejjednodušší částicí antihmoty. Jde v podstatě o takové zrcadlové dvojče elektronu: pozitron má stejnou hmotnost jako elektron, ale opačný elektrický náboj. Když se pozitron a elektron setkají, navzájem se zničí, odborně se tomu říká, že anihilují, a během toho dojde k uvolnění velkého množství energie v podobě fotonů. Pozitrony nejsou v běžném prostředí stabilní, v důsledku anihilace s elektrony zanikají během nanosekund.
V praxi mají pozitrony docela velké uplatnění. V lékařství slouží k detekci nádorů v rámci tzv. pozitronové emisní tomografie. V materiálovém výzkumu se používají k odhalování defektů a při studiu nových druhů materiálů. A jejich znalost je důležitá i pro výzkum vesmíru a toho, co se děje uvnitř velkých galaxií.
Překvapilo mě, jak moc se člověk musí vychválit. Můj školitel tohle uměl skvěle, dokázal dokonale vypíchnout pozitiva naší metody. Uvědomil jsem si díky tomu, že vědci nestačí dělat jenom skvělý výzkum, ale že ho taky musí umět prodat.
Na čem konkrétně jste pracoval vy?
Zabýval jsem se interakcemi pozitronů s molekulami, tzv. vázanými stavy. To jsou speciální situace, kdy se pozitron přiblíží k molekule a po nějakou dobu s ní zůstává pohromadě, přičemž si navzájem vymění určité množství energie. Vázané stavy jsou důležité, protože ovlivňují, jak rychle posléze proběhne samotná anihilace. Provází je však řada komplikovaných procesů. Například zde současně působí protikladné síly: pozitron a elektron mají opačné náboje, takže se navzájem přitahují, ale pozitron s atomovým jádrem, které je kladně nabité, se naopak odpuzují. Mým úkolem bylo teoreticky spočítat, jak se pozitron v blízkosti molekuly bude chovat, která z těchto sil převáží nebo s kterým elektronem anihilace proběhne.
A vznikla z toho nová teorie, která se dostala až na stránky časopisu Nature. Jak k tomu došlo?
Příprava nové teorie a simulací byla součástí ERC projektu mého školitele. Úkolem naší skupiny bylo vysvětlit experimentální data a posunout stávající teorie na novou úroveň. Starší metody uměly popsat jen velmi malé systémy, typicky interakce jednoho pozitronu se dvěma nebo třemi elektrony. Nám se díky šikovné kombinaci několika rozdílných technik podařilo vytvořit metodu, která dokáže popsat interakce s molekulami, jež mají i několik desítek elektronů.
Co vám jako mladému doktorandovi přinesla publikace v jednom z nejuznávanějších vědeckých časopisů?
Mimo jiné to, že jsem se naučil, jak psát akademické texty a jak svůj výzkum prezentovat veřejnosti. Nature je výběrový časopis, kde jen malé procento zaslaných textů úspěšně projde recenzním řízením a dočká se publikace. Nejtěžší je projít přes první síto – editory, kteří obvykle nejsou přímo odborníky na dané téma, ale mají dané postupy a kritéria, podle kterých určují, jestli má článek potenciál. Text musí být dobře naformulovaný a znít sebevědomě, aby editory zaujal. Můj školitel tohle uměl skvěle, dokázal dokonale vypíchnout pozitiva naší metody. Uvědomil jsem si díky tomu, že vědci nestačí dělat jenom skvělý výzkum, ale že ho taky musí umět prodat.
A jsme zase u té komunikace…
Někoho to možná překvapí, ale dobrá komunikace je klíčová i ve vědě. Můžete mít sebelepší výzkum, ale pokud ho nedokážete prodat, snadno se stane, že nakonec skončí v šuplíku. Není náhoda, že ti nejúspěšnější vědci jsou většinou taky velmi schopnými komunikátory. Já jsem si před doktorátem naivně myslel, že když jsem introvert, věda je pro mě skvělá volba, protože jako vědec budu po většinu času zavřený ve své laboratoři, kde se nebudu muset s nikým bavit. Jenže to jsem se pletl. Jeden člověk už dnes ve vědě sám nic nezmůže. Články i granty jsou závislé na tom, jak umíte komunikovat s ostatními vědci i širší veřejností, jak dokážete navazovat kontakty a spolupráce například na konferencích. Networking a komunikace jsou v dnešní době prostě potřeba.
Na škole vás učí hlavně teorie, to, co už je známé a potvrzené, ale o tom, co se neví, jaký je ten prostor k objevování, na přednáškách zase tolik neslyšíte, protože na to není čas. To se většinou dozvíte až na doktorátu, kdy zároveň taky poznáte, jestli vás ten neznámý prostor víc přitahuje, anebo děsí.
Kdy jste se vlastně rozhodl pro vědu?
Už od začátku Matfyzu jsem měl plán, že půjdu na doktorát a uvidím, jak mi to půjde. Měl jsem výbornou zkušenost už na bakalářském a magisterském stupni s výzkumem u doc. Jiřího Klimeše na Katedře chemické fyziky a optiky. Dělal velmi zajímavý výzkum a ukázal mi, že věda je skvělá. Na doktorátu jsem pak zase viděl entuziasmus prof. Greena a zjistil, že existuje obrovský prostor, který neznáme a který se dá objevovat.
To jste měl štěstí, protože ve vědě se dá celkem snadno ztratit, zvlášť pokud jste mladý a stojíte na startovní čáře, nemyslíte?
Ano. Věda je z principu o tom, že vstupujete do něčeho neznámého, kdy nevíte, jestli vůbec něco objevíte, a přirozeně pochybujete, zda jste zvolili správný směr. Když člověk vyjde ze školy, může ho to zaskočit. Na škole vás učí hlavně teorie, to, co už je známé a potvrzené, ale o tom, co se neví, jaký je ten prostor k objevování, na přednáškách zase tolik neslyšíte, protože na to není čas. To se většinou dozvíte až na doktorátu, kdy zároveň taky poznáte, jestli vás ten neznámý prostor víc přitahuje, anebo děsí.
Co byste poradil studentům, kteří se nacházejí, anebo se někdy v budoucnu ocitnou, na rozcestí, kdy si nebudou jistí, kterým směrem se vydat, či zda se vůbec vydat cestou vědy?
Mně osobně přijde jako nejlepší způsob osobní kontakt s vědci, jejichž výzkum vás nějakým způsobem oslovuje. Dobrý postup je vyzkoušet si nějaký menší projekt už během bakalářského a magisterského studia. U nás mají studenti občas ostych přijít za nějakým profesorem a oslovit ho. Ale i profesoři jsou jen lidé a většinou jsou ke studentům velmi vstřícní. Navíc na Matfyzu funguje program studentských grantů, který je podle mě na tohle skvělý. Studenti si při něm vyzkouší práci na reálném projektu pod dohledem zkušenějšího vědce a přitom vidí, jak jejich mentor pracuje a mohou se nakazit jeho zápalem.
Jediná cesta, jak získat nějaký zápal, je podle mě převzít ho od nějakého staršího zkušenějšího vědce. Mezigenerační interakce a výměna zkušeností a znalostí hraje důležitou roli. To jsem si plně uvědomil, když jsem byl na Univerzitě v Heidelbergu ve skupině prof. Lorenze Cederbauma. Studenti bakalářského a magisterského studia tam mají stáže na různých katedrách, kde tráví pár měsíců s vědci, chodí spolu na oběd a povídají si nejen o výzkumu. Přirozeně tak zjistí, jestli je vědecká práce baví a chtějí v ní pokračovat.
Mgr. Jaroslav Hofierka,
Ph.D.
Pochází ze slovenského Bardejova. Vystudoval teoretickou fyziku na MFF UK.
Doktorské studium absolvoval na Queen’s University Belfast. Během doktorátu
se zabýval interakcemi pozitronů s molekulami. Dva roky působil jako
postdoktorand na Physikalisch-Chemisches Institut, Universität Heidelberg. Tam
se začal zabývat interakcemi světla s molekulárními systémy. V současnosti působí jako výzkumný pracovník na Ústavu teoretické fyziky
MFF UK. V roce 2024 obdržel Cenu Milana Odehnala za přínos pro průkopnickou
formulaci mnohočásticové teorie pozitron-molekulových interakcí. Letos
získal prestižní grant Evropské výzkumné rady Marie Sklodowska-Curie
Postdoctoral Fellowship na projekt s názvem Ultrafast energy transfer in
x-ray-irradiated biological matter.
Mohlo by vás také zajímat:
Jedu na vodík
Martin
Kozák: Našimi nástroji jsou elektrony a světlo
Seismolog
Plicka: Řecko je náš druhý domov