Lorentzprofessor Tom Lubensky: pionier in zachte materie
Professor Tom Lubensky (University of Pennsylvania) verblijft deze zomer in Leiden als de 64e Lorentz-hoogleraar op de afdeling theoretische fysica. Hij is een pionier in het veld van theoretische zachte materie en winnaar van de prestigieuze Buckley Condensed Matter Prize. We spreken hem over zijn verblijf in Leiden en hoe hij onderdeel werd van de uitvinding van de zachte materiefysica.
Uw veld is theoretische zachte materiefysica, een hele mond vol. Hoe legt u dat uit aan mensen buiten de wetenschap?
‘Zachte materie omvat een breed scala aan materialen, zoals colloïden, emulsies, zeep of gewone vloeistoffen. Ik werk aan het theoretische gedeelte, wat betekent dat ik probeer te verklaren hoe bijvoorbeeld zachte materialen van fase veranderen of hoe ze stromen. Vloeibare kristallen vormen een groot deel van het speelveld in mijn vakgebied.
Hoe raakte u geïnteresseerd in dit vakgebied?
‘Toen ik begon als undergraduate op Caltech bestond zachte materiefysica nog niet eens. Ik wilde sterrenkunde studeren. Maar toen zag ik wat astronomen daadwerkelijk doen: ze waren het effect aan het berekenen van Jupiter op de baan van Mercurius tot op vijf cijfers achter de komma. Ik besefte dat het niets voor mij was. Toen besloot ik om deeltjesfysica te gaan doen, maar dat vond ik ook niet leuk. Ik ging op een studiebeurs naar Parijs om aan magnetisme te werken. Maar de professor had zijn handen vol aan de nasleep van de 1968 studentenrevolte en zijn groep functioneerde niet goed. In plaats daarvan ontmoette ik Pierre-Gilles de Gennes en ik sloot me aan bij zijn vloeibare kristallengroep. In de vroege jaren ’80 werden we onderdeel van de uitvinding van de zachte materiefysica.
Sinds de jaren ’80 heeft het veld zich doorontwikkeld. Wat is tegenwoordig het hottest topic?
‘Wat nu heel groot is, is wat we actieve materie noemen. Dat is materie die bestaat uit componenten met een energiebron waarmee ze uit zichzelf kunnen bewegen, zoals een vogelzwerm, groepen robots of verkeersstromen. Dat creëert veel interessante mogelijkheden voor theorie. Er is een lange reeks vragen: hoe verschilt actieve materie van materie in evenwicht? Zijn er compleet nieuwe concepten? Nou, het antwoord is ja. Bijvoorbeeld een verzameling bollen, met een asymmetrie die een specifieke bewegingsrichting definieert, zal dynamische clusters vormen, die wordt gestabiliseerd door de binnenwaartse beweging van de bollen aan de buitenkant.
Wat verwacht u van uw Lorentz hoogleraarschap?
‘Het is een kans om een nieuwe plek te bezoeken en nieuwe relaties en mogelijke samenwerkingen op te bouwen. Leiden heeft een goede zachte materiegroep. We zouden bijvoorbeeld kunnen samenwerken bij het onderzoeken van een merkwaardige nieuwe materietoestand binnen ons vakgebied. Die noemen we een ferronematische fase. Als je nanomagneetjes toevoegt aan bepaalde vloeibare kristallen, zoals die in je tv-scherm, gaan de magnetische momenten van de nanomagneetjes dezelfde kant op staan, zodat ze een vloeibare ferromagneet vormen. Je hebt dan een magneet in de dagelijkse zin van het woord, waar kinderen mee spelen, maar dan in vloeibare vorm.
U bent onderdeel van een lange lijst Lorentzprofessors sinds 1955. Wie bewondert u het meest?
‘Natuurlijk De Gennes. Maar ook David Nelson met wie ik al jarenlang in friendly competition verkeer. En andere mensen, zoals Bert Halperin en David Mermin. Het is absoluut the cream of the crop dat hier het natuurkunde-instituut bezoekt.
U bent nu twee weken in Leiden. Hoe bevalt de stad?
‘Leiden is een delightful town. Het voelt levendig aan, is niet overspoelt met verkeer, en er lijkt genoeg te doen. Mijn vrouw en ik hebben al de St. Pieterskerk en de botanische tuin bezocht. En we zijn de stad uit gegaan om de hyacinten in de velden te zien. Ik ben hier nog tot juni, dus er is genoeg tijd om meer te bekijken. Het Rijksmuseum in Amsterdam staat zeker op mijn lijstje.’
Sinds 1955 nodigt de afdeling theoretische fysica elke zomer een vooraanstaande wetenschapper uit om gastprofessor in Leiden te zijn; de Lorentz chair. De lijst van Lorentzprofessors bevat 15 nobellaureaten. Onder hen bevindt zich Kip Thorne, die de 2017 Nobelprijs voor Natuurkunde won voor de detectie van zwaartekrachtstraling. Elk jaar signeert de Lorentzprofessor de historische handtekeningenmuur in het Oortgebouw.