Povestea româncei care testează limitele mecanicii cuantice la 1.400 de metri sub munte

La 1.400 de metri sub masivul Gran Sasso, într-un laborator cât o catedrală, Cătălina Oana Curceanu caută semnale care ar putea schimba felul în care înțelegem realitatea. Drumul ei a început însă în curtea bunicii, privind stelele și întrebându-se cât de mare e Universul.

Dacă ar trebui să-i explice unui copil de 10 sau 12 ani ce face, Cătălina Oana Curceanu nu ar începe cu „fizică nucleară“ sau „mecanică cuantică“. I-ar spune, mai întâi, să iasă afară. Să lase telefonul. Să se uite la stele. „Dacă această minune pe care o vezi în fața ta nu-ți dă fiori, e greu să explici semnificația științei“, spune ea. Pentru că, de fapt, despre asta e vorba: să înțelegi unde trăiești, din ce e făcut totul, dacă există și alții în Univers, cum funcționează creierul nostru și dacă, într-o zi, am putea ajunge într-o altă galaxie. Întrebările sunt simple. Răspunsurile, nu chiar.

Cătălina Oana Curceanu este directoare de cercetare la Institutul Național de Fizică Nucleară, la laboratoarele din Frascati, de lângă Roma, și coordonează experimente care încearcă să înțeleagă ce ține universul laolaltă – la propriu. Studiază interacțiuni nucleare, particule exotice, caută semnale ale unei fizici dincolo de mecanica cuantică și conduce colaborări internaționale, care se desfășoară inclusiv la 1.400 de metri sub muntele Gran Sasso. „Weekend Adevărul“ a stat de vorbă cu ea despre începuturi, despre cum arată viața într-un laborator subteran, despre reziliență, România și ce înseamnă, de fapt, să fii om de știință într-o lume care se uită tot mai puțin spre cer.

Stelele din curtea bunicii și primul impuls spre știință

Uneori, drumul se fixează devreme, chiar dacă nu știi încă ce nume va purta. Cătălina Oana Curceanu s-a născut în 1965, la Brașov, și a crescut în Sfântu Gheorghe, într-o familie cu trei fete. Tatăl era ofițer, mama – desenator tehnic. Copilăria și anii de școală generală i-a petrecut acolo, până la finalul clasei a VIII-a.

Pasiunea pentru știință a apărut devreme și o leagă de un loc foarte concret: casa bunicii din partea tatălui, din Mediaș. Nu era chiar în oraș, ci într-o zonă mai retrasă, de unde stelele se vedeau bine. Își amintește că era fascinată și că întreba pe oricine avea răbdare să-i răspundă cât de departe sunt, de ce strălucesc, cât de mare e universul și dacă există alte ființe în el. În jurul acelei vârste a decis, mai mult sau puțin voluntar, că știința va fi viitorul ei. „Era prea frumos, prea interesant, eram prea curioasă“, își amintește ea.

Întâlnirea cu Fizica, drept materie, a venit în clasa a VI-a, dar spune că a iubit școala în ansamblu: „Pentru mine, școala a fost unul dintre locurile cele mai frumoase din lume“. Îi amintește pe profesori cu recunoștință – „eu le datorez extrem de mult lor, nu doar celor de științe, matematică și fizică, dar în general, celor care m-au instruit“. Îl reține în mod special pe profesorul de geografie din gimnaziu, Gheza, pasionat de astronomie, care avea un telescop și aducea cerul mai aproape de elevi.

După clasa a VIII-a, la începutul anilor ’80, a plecat la București, la Liceul de Matematică-Fizică nr. 4, chiar lângă Facultatea de Fizică, unde a intrat prin concurs. „Era unul dintre cele mai prestigioase licee din țară; eram într-o clasă extrem de mixtă, cu copii care veneau din toate județele și stăteam în cămin. Aici, excelența în știință era o prioritate“, spune aceasta.

După liceu a mers mai departe la Facultatea de Fizică, la Măgurele. Drumul, fără un nume concret, pe care îl alesese în copilărie devenise între timp un traseu clar, iar odată ajunsă studentă, întrebările sale au început să primească anumite răspunsuri prin intermediul formulelor, laboratoarelor sau instrumentelor de lucru. După facultate a continuat cu o specializare, prin masterat, până în 1989. Domeniile studiate sună complicat: fizică nucleară, fizica particulelor elementare, fizica detectoarelor. Când o rogi să explice, simplifică imediat: studiul structurii microscopice a materiei – din ce este făcută materia, din ce sunt făcuți atomii și, mai departe, particulele din interiorul lor. „În esență, încerci să mergi cât mai adânc în «inima» materiei și să înțelegi cum funcționează, încercând să faci experimente“. Iar pentru experimente, este nevoie de instrumente. Detectoarele de particule le descrie, simplu și ludic, drept „camerele noastre de fotografiat“, cele care surprind urmele invizibile ale particulelor.

Interesul ei merge de la lumea microscopică până la întregul univers: ce forțe țin totul laolaltă, cum interacționează particulele între ele, ce există dincolo de materia obișnuită. Vorbește despre un adevărat „zoo“ al particulelor elementare, multe dintre ele existând doar pentru fracțiuni de secundă, studiate la acceleratoare sau prin raze cosmice.

Două luni s-au transformat într-o viață

Revoluția de la finele lui 1989 a prins-o pe Oana cu repartiția făcută. În urmă cu câteva luni, în august, obținuse un post la reactorul nuclear pentru cercetare de la Pitești. Fusese șefă de promoție și alesese prima. Bucureștiul era oraș închis pentru repartiții, așa că drumul a dus-o la 100 de kilometri de orașul în care studiase. Își dorea să lucreze în cercetare „cu toată inima“, iar acolo începuse deja să facă asta. Apoi a venit decembrie. „S-a produs o schimbare extrem de profundă, nu doar în societatea românească, ci și în viața fiecăruia dintre noi, inclusiv a mea“. România a început să se deschidă, inclusiv spre lumea cercetării, iar în 1990-1991 au urmat primele ieșiri în afara țării. Mai întâi la Trieste, la o școală internațională, apoi o bursă de studiu la Frascati, lângă Roma. Bursa trebuia să dureze două luni: „două luni care s-au transformat în mai bine de 30 de ani“, spune ea râzând.

La Frascati a fost implicată în experimentul OBELIX, care se desfășura la CERN, la acceleratorul de antiprotoni LEAR (Low Energy Antiproton Ring) – o colaborare de peste o sută de persoane, în mare parte grupuri din Italia – din Frascati, Sardinia, Torino. Își amintește primele zile acolo ca pe un șoc bun. „Mi se părea absolut incredibil“. Descrie CERN-ul ca pe un loc în care se adună „atâta inteligență, atât de multe instrumente, infrastructuri“. România nu era membră atunci – statut pe care îl va obține abia în 2016. „Nu poți să nu rămâi fascinat“.

În cadrul experimentului se lucra cu un fascicul de antiprotoni, antimaterie, de energie foarte joasă. Antiprotonii se anihilau în diferite ținte, iar echipa studia produșii acestor anihilări. Căutau o formă de materie exotică. Ceva ce nu există stabil în jurul nostru, dar care ar putea spune lucruri esențiale despre lumea particulelor, despre forțe și interacțiuni fundamentale – „Se numeau mezoni exotici“.

Cu detectoarele – acele „aparate de fotografiat din lumea microscopică“ – cercetau urmele lor. Implicarea ei a crescut treptat. Din 1993-1994, când poziția la Frascati s-a stabilizat prin burse și contracte, experimentul a devenit baza tezei sale de doctorat. Teza a fost realizată în România, la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică și Inginerie Nucleară „Horia Hulubei“, cu dublă coordonare: un coordonator român și unul italian, în cadrul experimentului internațional de la acceleratorul de antiprotoni, de la CERN.

Timpul Oanei, în anii ’90, s-a împărțit între România și Italia, însă centrul de greutate s-a mutat treptat la Frascati. În 1996, spre finalul deceniului, a fost unul dintre susţinătorii unui nou experiment la acceleratorul aflat în construcție acolo: DAFNE, un collider în care se ciocnesc electroni cu antielectroni. Împreună cu alți doi colegi a propus un experiment pentru studiul așa-numiților atomi exotici. Proiectul a crescut. Din 2012 a ajuns să îl coordoneze. Astăzi se numește SIDDHARTA și, spune ea, i-a adus „o serie de satisfacții incredibile“.

„Un cercetător este o persoană universală“

Spre anii 2000, Oana era deja mai mult în Italia decât în România. Proiectele ei erau acolo, colaborările tot acolo, zilele petrecute în laborator la fel. Legătura cu România rămânea, dar centrul vieții ei profesionale se mutase, aproape fără să-și dea seama, lângă Roma. „Practic, activitatea mea era doar în Italia și aveam responsabilități din ce în ce mai importante“. Experimentele creșteau, rolul ei devenea mai vizibil, iar după câștigarea unui concurs și obținerea unei poziții permanente în cercetare, la Institutul Național de Fizică Nucleară - Laboratoarele de la Frascati, lucrurile s-au așezat definitiv. Era nevoie de ea acolo. Uitându-se în urmă, la momentul în care s-a stabilit peste hotare, accentul cade mai puțin pe geografie și mai mult pe felul în care funcționează cercetarea. „Este un lucru universal. Ai oarecum o casă, dar casa ta poate fi lumea întreagă“. A lucrat în mai multe țări și spune că nu s-ar defini strict nici prin Italia, nici prin România. „Un cercetător este o persoană universală“. Oana crede că asta este una dintre multele frumuseți ale meseriei.

În iulie 2000 a obținut o diplomă de licență la Universitatea „Tor Vergata“ din Roma. Sistemul italian de educație nu recunoaște automat diplomele obținute în afara țării – lucru valabil și pentru alte țări europene. Pentru a-ți fi recunoscut titlul, trebuie să treci printr-un proces de echivalare, adică prin validarea oficială a studiilor de către o universitate italiană. În cazul ei, echivalarea s-a tradus printr-o a doua licență în fizică. După ce i-au analizat examenele susținute în România, concluzia a fost că nu mai sunt necesare parcurgerea unor cursuri stufoase și nici participarea la anumite examene. Singura condiție era redactarea unei noi teze de licență, pentru că asta era cerința formală, minimă. Astfel, Oana are un dublu titlu, al doilea reprezentând recunoașterea oficială a primului.

Stabilirea oficială într-o nouă țară a venit și cu provocarea lingvistică: Oana nu cunoștea, la început, limba italiană. A comunicat în engleză, până când, realizând cât de apropiate sunt româna și italiana, într-o zi a început „spontan“ să vorbească în italiană. „O italiană extrem de proastă“, își amintește, râzând. „Cu multă răbdare, colegii mei italieni m-au ajutat. Am început să citesc, să mă uit la diverse emisiuni și, la ora actuală, practic, italiana mea nu pot să spun că este perfectă, pentru că nu este, dar este foarte bună“.

Un parcurs care „urcă“ din laborator până sub munte

Anii din Italia au adus tot mai multă muncă, tot mai multe proiecte și un loc din ce în ce mai stabil în interiorul institutului. A fost, pe rând, colaboratoare în cadrul experimentului DEAR, la laboratoarele Frascati, între 2001 și 2003, apoi a urmat poziția de cercetătoare, până în 2005, iar în 2006 a primit titlul de prim-cercetătoare. Responsabilitățile au crescut constant, până când, în 2021, a ajuns directoare de cercetare, cea mai înaltă poziție la care poți ajunge, în domeniu, în Italia.

Astăzi conduce un grup de aproximativ 20-25 de cercetători și este responsabilă pentru colaborări internaționale, atât la acceleratorul de la Frascati, cât și la laboratorul subteran de la Gran Sasso. O parte din munca ei se desfășoară la 1.400 de metri sub munte. Nu sub pământ, chiar sub munte. Este cel mai mare laborator subteran din lume, având câte trei săli, fiecare „cam cât o catedrală“. „În interior sunt vreo 30-40 de experimente, fiecare căutând ceva cu totul și cu totul nebunesc. Ori materie întunecată, ori proprietăți bizare ale materiei, ori noi semnale dincolo de mecanica cuantică. Căutăm fizică dincolo de modelul standard“.

Povestea româncei cu studii la Harvard și MIT care studiază galaxiile și materia întunecată

Ceea ce face mediul de lucru să fie cu totul deosebit, povestește Oana, este exact poziționarea sub masivul muntos Gran Sasso, care are o înălțime de aproape 3.000 de metri. Scopul: obținerea a ceea ce ea numește „tăcerea cosmică“. Dacă vrei să detectezi un semnal extrem de rar – de exemplu, o rază X care ar apărea o dată la două zile, generată de un mecanism dincolo de mecanica cuantică – într-un laborator obișnuit, razele cosmice produc semnale mult mai frecvente. Îți „murdăresc“ măsurătoarea. „Atunci, ca cercetător, vrei să scapi de ele. Ca să scapi de razele cosmice, trebuie să le filtrezi, iar muntele filtrează, absoarbe aceste raze, lăsând practic doar una dintr-un milion să îl străbată“.

În 2020, împreună cu echipa pe care o coordona, a realizat un experiment care a invalidat o anumită versiune a unei teorii propuse de Roger Penrose, unul dintre autorii unor modele care încearcă să modifice mecanica cuantică și să explice problema măsurătorii, legată de paradoxul pisicii lui Schrödinger. „Evident că ne-ar fi plăcut să găsim semnale ale teoriei, ar fi mult mai interesant, dar și să invalidezi modele înseamnă că faci curățenie, practic, printre modele“.

Când vorbește despre ce înseamnă să coordonezi un astfel de grup, începe cu oamenii. Pentru că cercetarea nu poate fi făcută în lipsa lor. „Îmi place extrem de mult, pentru că am foarte mult de-a face cu tineri, cu studenți, cu doctoranzi. Să le îndrum pașii este unul dintre privilegiile cele mai plăcute pe care le am“.

Viața dincolo de Terra: „Poate că într-o zi vom reuși să ne vedem unii cu alții“

O parte importantă din aceste realizări ține de instrumente, spune Cătălina Oana Curceanu. „Toate instrumentele pe care le dezvoltăm noi sunt la ora actuală folosite nu doar în știință, în cercetare fundamentală, ci și pentru societate“. Construcția acestor aparate nu începe niciodată „de la zero, practic pleci de la experiența anterioară. (...) De cele mai multe ori, este rezultatul unor colaborări de experți. Unii știu să construiască, alții știu să proiecteze, alții știu exact la ce va folosi detectorul și cum trebuie să arate, alții citesc electronica, semnalele și le prelucrează, alții analizează datele și au o viziune de ansamblu asupra întregului proces“.

În prezent, Oana colaborează cu un grup din Cracovia, care folosește parte dintre detectoarele dezvoltate pentru experimentele fundamentale în tomografia cu emisie de pozitroni – PET. Se dorește crearea unui nou tomograf, capabil să construiască imaginea întregului corp, nu doar a creierului. „Ar însemna mai puțină radiație și un preț mult mai mic, astfel încât și țările care nu își permit echipamentele actuale să poată să-l aibă“. Acceleratoarele de particule sunt deja folosite în tratamentul tumorilor, în așa-numita hadronoterapie. În alt proiect, detectoarele sunt utilizate pentru a analiza calitatea alimentelor – pește, vin, ulei – pentru a vedea dacă conțin metale grele.

Cercetarea, ca un joc cu multe reluări

Descoperirile despre care vorbește nu apar brusc, ca o revelație. Sunt rezultatul unui proces lung, cu reluări și corecții. „Viața unui cercetător este făcută inclusiv din multe încercări, greșeli, ți se rup aparatele, se rupe chiar și acceleratorul“.

Una dintre calitățile cele mai importante pe care Oana le-a descoperit de-a lungul unei cariere de peste 30 de ani, din ipostaza de cercetătore, este reziliența, ideea de a nu te da bătut. „Câte succese ai, tot atâtea eșecuri ai. Nu e fiecare zi un mare succes. Sunt zile în care nu funcționează nimic, zile în care nu înțelegi de ce nu funcționează nimic, nu poți repara nimic, și zile în care totul este compensat de faptul că ai avut o scânteie, ai văzut un semnal nou. Deci, este un joc“.

Întrebată dacă a existat vreodată un moment de epuizare, în care să simtă că nu mai vede direcția sau sensul, răspunsul vine fără ezitare: „Niciodată, niciodată, absolut niciodată“. Pentru ea, tocmai capacitatea de a rămâne în joc face parte din definiția meseriei. „Acesta este unul dintre criterii: să nu te dai bătut și să vezi dincolo de greutățile, de obstacolele pe care le ai în față și care există mereu. Nu am cunoscut cercetare care să nu aibă în față obstacole“. În momentele de greutate, luminița de la capătul tunelului este viziunea, care te poate scoate din impas. „Dificultățile, de fapt, te învață. La urma urmei, înveți ceva din orice“.

Cât despre descoperirea aceea neașteptată, care să răstoarne tot ce credea posibil, spune că încă o așteaptă. A realizat „măsurători unice în lume“, urmărite aproape 50 de ani – la acceleratorul DAFNE, de la Frascati, asupra atomilor kaonici, particule produse din ciocniri, care sunt foarte greu de prins într-un mediu experimental. „Știam că există, doar că nimeni nu reușise să le măsoare, decât noi, acum“.

Momentul cu adevărat impresionant ar veni din altă direcție: din cercetarea pe care o face la Gran Sasso. Acolo se desfășoară „această vânătoare de o fizică cu totul nouă“, care ar putea obliga comunitatea științifică să regândească fundațiile teoriei actuale. O numește, cu umor, o cercetare „oarecum nebunească“, pentru că mecanica cuantică stă la baza întregii fizici, dar și a biologiei și a chimiei. „Încercăm să descoperim dacă există o teorie dincolo de ea și acest lucru este extrem de fascinant. Evident, dacă am descoperi semnale ale unei noi teorii, am avea o șansă la Nobel, sigur“.

Revenirea, mereu o opțiune

Întrebarea despre întoarcerea în România apare des. Iar răspunsul rămâne deschis: „N-aș spune nu. La ora actuală n-am motive să mă întorc, pentru că am grupul meu, am o poziție extrem de favorabilă. Dar nu aș fi contrară întoarcerii în România fără să discut situația“.

Discuția ajunge repede la nevoia țării de specialiști cu experiență internațională. „România ar avea nevoie de oameni pregătiți, inclusiv de cei ca mine. Nu vreau să par lipsită de modestie, dar am o experiență în domeniul cercetării extrem de vastă și internațională“. Privind poziția României în cercetare, punctul critic este finanțarea, care poate decide cât de evoluat sau involuat poate fi un domeniu. Dincolo de finanțare, se naște și o discuție despre accentul pe educație. „Există un indicator care spune că România, la ora actuală, nu o duce bine din punct de vedere al științei și al cercetării. Acest indicator este procentul din PIB investit de țară nu doar în știință și în cercetare, ci și în școală. Școala este primul pas, cel în care se naște pasiunea pentru cercetare, pentru artă, pentru orice. România este pe ultimele locuri în Europa, dacă nu mă înșel. Așa ceva nu este posibil“.

Povestea complicată a româncelor din Știință: de la interdicție la propagandă și stereotip. Specialistă în Studii de Gen: „Asistăm la o revenire a rolurilor tradiționale de gen“

Educația care deschide sau închide uși

În parcursul Oanei Curceanu nu apare momentul în care cineva să-i fi spus că fizica nu e pentru fete. „Mie nu mi s-a întâmplat“, spune ea. Sprijinul a venit din familie, începând cu tatăl ei, care le-a transmis tuturor celor trei fiice aceeași regulă: „Nu există nimic ce un băiat poate face, iar o fată să nu poată să facă“. Modelul acesta s-a confirmat în alegerile fiecăreia: o soră a urmat fizica, cealaltă ingineria. Iar în mediile profesionale prin care a trecut, s-a simțit, în general, susținută: „Am avut mereu norocul să lucrez cu persoane – femei sau bărbați – care întotdeauna m-au încurajat“. Au existat discuții ocazionale, însă nimic care să-i fi schimbat direcția: „am trecut peste“.

Totuși, nu extinde această experiență personală asupra tuturor. Știe că alte femei întâlnesc bariere încă de acasă: „Sunt de multe ori familii care le spun fetelor că știința nu este pentru ele. Să lase matematica și fizica, ar fi prea grele“. De aici, pentru ea, importanța educației și a mediului în care crește un copil. „Nu vreau nici măcar să o chem egalitate în general, e vorba de egalitate în șanse. Trebuie să ai posibilitatea să devii ceea ce vrei să fii“. Când discuția ajunge la efortul depus de femei în comparație cu bărbații, răspunsul se referă la propria ei disciplină de lucru: „Eu sunt una care lucrează mereu. Nu pentru că ar trebui să demonstrez cuiva ceva decât mie însămi“.

Fizica și extratereștrii

La 60 de ani, Oana Curceanu continuă să lucreze cu întrebări care nu se epuizează niciodată. Fizica i-a deschis o traiectorie profesională marcată de reușite, dar și o perspectivă asupra locului nostru în lume. „Universul este cu adevărat minunat“, spune. În imensitatea lui, oamenii par minusculi, „pe o planetă extrem de mică, într-o galaxie pierdută în univers“, dar rămân cu o forță esențială: capacitatea de a se întreba și de a merge după răspunsuri. Curiozitatea devine pentru ea „un motor extrem de puternic, un pas mai aproape spre a înțelege ceva cu totul și cu totul remarcabil“. Tot fizica i-a întărit și ideea că lumea are destule lucruri extraordinare cât să ne oblige la un alt fel de privire asupra prezentului. „Situația internațională extrem de tensionată ar putea să învețe mai mult de la știință și de la oamenii de știință“. În această scară a universului, „a ne distruge unii pe alții este cea mai mare prostie pe care o putem face“.

În această perspectivă largă, întrebarea despre alte forme de viață nu pare deloc ciudată. Oana alege să răspundă conform credințelor personale, nu celor științifice. „Mi se pare imposibil ca acest univers făcut din sute de miliarde de galaxii, unde sunt sute de miliarde de stele, aproape o treime din acestea având planete, să nu existe viață. Sub ce formă? Greu de spus. Forme primitive, virusuri, bacterii, forme evoluate, eventual mai evoluate decât noi“.

Iar pentru că în fizica actuală nimic nu poate călători mai repede decât lumina, spune ea, întâlnirea directă cu alte forme de viață rămâne, deocamdată, greu de imaginat. În ciuda acestor limite, rămâne entuziasmată: „Poate că într-o zi vom reuși să ne vedem unii cu alții. Și aceasta pentru mine ar fi o dorință... eu aș fi prima care s-ar arunca în fața extratereștrilor sub orice risc. Mi-ar plăcea să le pun câteva întrebări, să văd dacă fizica lor este la fel ca fizica noastră. Aș da orice ca să pot să pun această întrebare“, râde Oana. Pentru că uneori trebuie să crezi și în ceea ce nu vezi.