Institutionen för fysik och astronomi

Svarta hål fascinerar

Det har varit ett framgångsrikt år för Monica Guica, forskare i teoretisk fysik. Från att ha saknat egna forskningsanslag leder hon nu ett forskningsprogram med finansiering från flera olika håll. Målet är att upptäcka vackra och intressanta teorier bakom svarta hål och holografi.

Monica Guica
Monica Guica. Foto: Mikael Wallerstedt.

Vår värld är i viss mån holografisk och svarta hål är en nyckel för att förstå hur holografi fungerar. Det är temat för Monica Guicas nydanande forskning i teoretisk fysik. Under 2015 fick hon flera stora anslag – nästan 30 miljoner kronor från Europeiska forskningsrådet (ERC), Wallenbergstiftelsen och Vetenskapsrådet.

– Jag kommer att använda pengarna till att bygga upp en grupp och har redan anställt två forskare som ska göra sin postdok här, berättar Monica Guica. 

Vi träffas på institutionen för fysik vid Ångströmlaboratoriet, där hon tillbringar halva sin tid som lärare och forskare. Den andra halvan jobbar hon på forskningsinstitutet Nordita i Stockholm, som ska stärka nordiskt samarbete inom teoretisk fysik. Nyligen arrangerade hon ett månadslångt program om svarta hål som samlade många ledande forskare.

Fysiker har länge fascinerats av svarta hål – en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att inte ens ljuset kan övervinna gravitationen. Även om det nu finns astrofysiska bevis för att svarta hål existerar, är de fortfarande ett svårlöst pussel rent teoretiskt. De visar att den allmänna relativitetsteorin och kvantmekaniken, de två bäst testade teorierna i världen, är inkompatibla med varandra.

– Svarta hål hjälper oss att förstå holografi, en generell princip som berättar att hela världen omkring oss kan kodas på en tvådimensionell yta. Teorin är universell, men vår kunskap om hur det fungerar i verkligheten är begränsad. Vi vill undersöka svarta hål i kosmos, som stöd för att förstå holografi i vår värld. Då kan vi också förstå hur gravitationen i vår värld uppstår som en hologrameffekt från svarta hål, säger Monica Guica.

Hon förklarar pedagogiskt, men det kan inte hjälpas: Det är svårt att hänga med i svängarna. Tydligt är i alla fall att Monica Guicas forskning handlar om några av de mest grundläggande elementen i universum – tyngdkraften, tiden och rummet. 

Hon har länge intresserat sig för svarta hål, men började med att studera kosmologi på grundnivå vid universitetet i Chicago. Ganska snart kom hon in på gravitation och kvantmekanik. 

– 70 procent av vårt universum är kosmologiskt konstant vilket är otroligt förbryllande. Om man uppskattar dess teoretiska värde, får man ett svar som är väldigt mycket större än vi kan mäta. Jag började jobba med det. 

Sedan fortsatte hon med forskarutbildning vid Harvarduniversitetet. 

– En av mina lärare var Andrew Strominger, som var den första som förklarade entropin (ungefär: maximal oordning) i svarta hål. Jag studerade svarta hål och supersymmetrisk teori, det var väldigt rent men inte realistiskt.

Under sin första postdok förklarade Monica Guica entropin hos ett realistiskt svart hål.  

– Det var trevligt eftersom det var den första studien i sitt slag.
Idag jobbar hon med olika saker, men mest med att förstå dessa realistiska svarta hål och kopplingen till holografi. 

– Jag har fått mycket vägledning av stringteori. I början sa vi ”Wow, vi har kommit på det. Det här är så enkelt, så vackert!” Men sedan märkte vi att det var väldigt mycket mer komplicerat än vi hade trott. 

När Monica Guica berättar om sin forskning återkommer hon hela tiden till hur vackra olika teorier är. Den skönheten har hon kommit att uppskatta mer och mer. 

– Jag har alltid undrat vad tyngdkraften är och det är vackert att försöka förstå vad tid är i fysiska och matematiska termer. Filosofer har alltid undrat över metafysiska frågor som meningen med allt, vad är tiden, när startade universum? Vi är inte där än, men jag tycker att fysiker har gjort stora framsteg i att förstå fundamentala, metafysiska frågor. Men det är fortfarande en lång väg kvar.

Hon har flyttat mycket i sitt liv. Ursprungligen kommer hon från Rumänien men har hunnit med studier och forskning i Chicago, Harvard, Paris och Philadelphia innan hon landade i Stockholm och Uppsala för två år sedan.

Hur har det varit att flytta mellan olika universitet?

– För mig var det en fantastisk möjlighet att studera utomlands, särskilt som jag inte behövde betala utan fick ett stipendium. Det var fantastiskt och jag mötte människor som var utmärkta mentorer. De lärde mig att älska fysik och älska det jag jobbar med. 

Än idag har hon många internationella samarbeten. 

– Vår forskning handlar mycket om tolkningar så jag behöver hela tiden testa mina teorier på andra och få feedback. Därför är det viktigt att resa, knyta kontakter och åka på konferenser. 

Det råder inget tvivel om att en stor del av hennes liv kretsar kring fysiken. När jag frågar hur intresset började, visar det sig att mötet med en duktig lärare var avgörande. 

– Hon var väldigt rolig och förklarade fysiska fenomen genom att berätta historier. Nu när jag själv undervisar förstår jag vilken fantastiskt bra lärare hon var.

I uppväxtens Rumänien var olympiader en viktig del av utbildningen. I åttonde klass var Monica Guica med i fysikolympiaden. På gymnasiet fortsatte hon med den nationella och internationella olympiaden och fick stipendium till studier i USA. 

Sedan förra året undervisar hon själv och trivs i rollen som lärare. Just nu undervisar hon i gravitation och kosmologi och kan använda sin favoritbok, skriven av hennes tidigare lärare professor Sean Carroll.

– Efter den senaste upptäckten av gravitationsvågor, från två svarta hål som kolliderade för 1,3 miljarder år sedan, tar jag i år också upp gravitationsvågor.
 

Existensen av svarta hål har alltså bevisats, men än finns mycket kvar att utforska för Monica Guica och hennes kollegor.

– Vi har en plan för de närmaste fem åren och förhoppningsvis kommer något bra ut ur det. Det poppar upp nya idéer hela tiden och allt jag vill är att få göra trevlig fysik. Jag skulle vara väldigt lycklig om jag kom på en teori som är intressant och varar länge.

Annica Hulth
2016-10-13

Fakta om Monica Guica

Namn: Monica Guica
Titel: Universitetslektor i teoretisk fysik.
Intressen: Jag brukade tycka om att läsa och gå på bio. Nuförtiden är det för mycket jobb och för lite organisation, men våra studenter brukar organisera biokvällar. Jag brukade tycka om att lära mig språk också… Haha, mitt liv är inte särskilt intressant.
Dolda talanger: Inga musikaliska talanger, men har varit bra på att dansa.
Senast lästa bok: En historisk bok om hur Nicolae Ceaușescu kom till makten i Rumänien. Kommunismen var väldigt traumatisk för mitt hemland så jag försöker förstå det. Särskilt som vi inte studerade den historien i skolan och nu kommer studierna.
Gör mig glad: Dansa och prata spanska. Jag har spenderat mycket tid i Sydamerika.
Gör mig arg: Många saker men egentligen inget särskilt – de dagliga irritationsmomenten. Jag koncentrerar mig på att lära mig att hantera dem.