Komentarze eksperckie

Zmarł laureat nagrody Nobla Martinus Veltman

Martinus Veltman był jedną z czołowych postaci fizyki cząstek elementarnych  drugiej połowy XX w.  Urodził się w 1931 roku w Waalwijk na południu Holandii. W 1963 roku obronił rozprawę doktorską pod kierunkiem wybitnego fizyka belgijskiego Leona Van Hove. Pracował w CERN-ie, Orsay i Stanford, lecz jego życie naukowe było związane głównie z Uniwersytetami w Utrechcie i Michigan, gdzie przeniósł się w 1981 roku. Po przejściu na emeryturę wrócił do Holandii i zamieszkał w Bilthoven i tam zmarł 4 stycznia tego roku.

W 1999 roku otrzymał, wraz ze swoim byłym doktorantem, Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Początki działalności naukowej Veltmana dotyczą tzw. oddziaływań słabych (odpowiedzialnych np. za rozpad promieniotwórczy beta) i specyficznej techniki ich opisywania, zwanej algebrą prądów. Wniósł ważny wkład w jej rozwój. Studiując model oddziaływań słabych, oparty na idei tzw. bozonów pośredniczących zasugerował, że kluczową rolę powinna w nim odgrywać tzw. nieabelowa symetria cechowania. Jest to jedna z najważniejszych idei współczesnej teorii oddziaływań elementarnych.  Opracował też pierwszy program komputerowy do obliczeń symbolicznych w fizyce wysokich energii.

W 1969 roku doktorantem Veltmana został Gerard ‘t Hooft, druga wielka postać holenderskiej (i światowej) fizyki drugiej połowy XX w. Ich współpraca zaowocowała niezwykłymi wynikami. W tym czasie Weinberg, Salam i inni sformułowali piękny model opisujący jednocześnie oddziaływania elektromagnetyczne i słabe, łączący w sobie dwie ważne idee: lokalnej symetrii cechowania i spontanicznego łamania symetrii. Niestety, mimo wysiłków wybitnych teoretyków nie było jasne, czy nowa teoria posiada pewną istotną cechę, zwaną renormalizowalnością, która jest niezbędna, by można było wyciągnąć jednoznaczne wnioski ilościowe. Veltman i ‘t Hooft wprowadzili nowe, potężne metody graficzne i kombinatoryczne (jedna z ich publikacji nosi tytuł „Diagrammatics”), które umożliwiły im udowodnienie, że teoria Weinberga-Salama jest w istocie renormalizowalna. Opracowali też specjalna technikę, pozwalającą na każdym etapie obliczeń zachować kluczową własność lokalnej symetrii. Za te właśnie prace otrzymali Nagrodę Nobla.

Niewątpliwie nawiązanie współpracy z ‘t Hooftem było mocnym impulsem w karierze naukowej Veltmana. Trzeba jednak podkreślić, że wiele ważnych idei, które pojawiły się w ich wspólnych pracach, można znaleźć, czasem w zalążkowej postaci, we jego wcześniejszych publikacjach; dotyczy to w szczególności metod „diagramatycznych”.

Materiał źródłowy: prof. dr hab. Piotr Kosiński, Katedra Informatyki WFiIS

 

Nagrody Nobla z fizyki

Tegoroczne nagrody Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali: Roger Penrose, emerytowany profesor Uniwersytetu Oxfordzkiego, Andrea Ghez z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (czwarty Nobel z fizyki dla kobiety, ale już drugi w ostatniej dekadzie!) oraz Reinhard Genzel z Instytutu Maxa Plancka w Garching pod Monachium. Nagrodę przyznano za odkrycia w dziedzinie fizyki czarnych dziur, egzotycznych obiektów, których istnienie przewiduje einsteinowska ogólna teoria względności. Ogólna teoria względności, jedno z najpiękniejszych osiągnięć ludzkiej myśli, przyniosła radykalną zmianę rozumienia tak podstawowych pojęć, jak przestrzeń i czas. Przykładem są właśnie czarne dziury, posiadające tzw. horyzont zdarzeń, powierzchnię, przez którą materia może wpaść do wnętrza czarnej dziury, ale nie może się z niej wydostać. Co więcej, wnętrze czarnej dziury zawiera tzw. osobliwość, miejsce,  w którym pojęcia czasu i przestrzeni tracą sens i załamują się znane prawa fizyki.

Równania teorii względności są bardzo skomplikowane (choć, równocześnie, z punktu widzenia matematycznej harmonii, bardzo proste) i tylko w szczególnych przypadkach można znaleźć ich rozwiązania, również te opisujące czarne dziury. Aby je otrzymać, należy poczynić dodatkowe założenia, które z pewnością nie są spełnione w realnym świecie. Można by więc podejrzewać, że czarne dziury są bardziej matematyczną ciekawostką niż obiektami realnie istniejącymi. Zasługą Rogera Penrose’a było opracowanie nowatorskich, wyrafinowanych metod matematycznych, pozwalających opisywać ogólne własności rozwiązań równań Einsteina, nawet jeśli nie jesteśmy w stanie tych rozwiązań znaleźć. Najważniejszym wnioskiem z jego badań było stwierdzenie, że, wbrew początkowym podejrzeniom, czarne dziury mogą, a nawet muszą się pojawiać jako rezultat fizycznych procesów, takich jak zapadanie się masywnych gwiazd. Jego pierwsza praca na ten temat z 1965 r., którą bez przesady można nazwać epokową, liczy niecałe trzy strony (!) i jest prawdziwą perełką.

Wielką zasługą pozostałej dwójki laureatów było wykazanie, że czarne dziury rzeczywiście istnieją. Rozwinięte przez nich metody obserwacyjne, dotyczące zarówno teleskopów naziemnych (tzw. optyka adaptatywna, pozwalająca na wyeliminowanie zaburzeń spowodowanych drganiami atmosfery), jak i satelitarnych, pozwoliły na śledzenie ruchów gwiazd w centrum naszej Galaktyki. Okazało się, że krążą one wokół bardzo masywnego obiektu zwanego Sagittarius A*; jego masę ocenia się na ok. cztery miliony mas Słońca. Biorąc pod uwagę całokształt danych dotyczących tego obiektu, nie ulega wątpliwości, że jedynym wyjaśnieniem, zgodnym z aktualnym stanem wiedzy fizycznej, jest przyjęcie, że Sagittarius A* jest tzw. supermasywną czarną dziurą. W ten sposób ogólna teoria względności znalazła spektakularne potwierdzenie.

Podcast

Materiał źródłowy: prof. dr hab. Piotr Kosiński, Katedra Informatyki WFiIS UŁ

Projekt CFOOD – nominowany do Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2020

Projekt pn. CFOOD „Opracowanie innowacyjnej metody obliczania śladu węglowego dla podstawowego koszyka produktów żywnościowych” został nominowany do Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2020, w kategorii Badania przyszłości.

Ta wyjątkowa i prestiżowa nagroda wręczana jest od 2016 roku osobom i instytucjom, które w sposób bezpośredni i pośredni wpływają na inteligentny i zrównoważony rozwój życia, społeczeństwa i gospodarki.

Projekt CFOOD jest dofinansowany przez NCBiR BIOSTRATEG3 i  realizowany jest przez Konsorcjum  w składzie: Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. Wacława Dąbrowskiego (lider), Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej UŁ, Politechnika Poznańska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych oraz  UNIFREEZE Sp. z o.o.

Podstawowym zadaniem naukowców z Katedry Informatyki, Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej UŁ jest opracowanie i oprogramowanie systemu ekspertowego do wyznaczania i optymalizacji śladu węglowego dla produktów przemysłu przetwórczo-spożywczego.

W projekcie CFOOD pracuje zespół z Katedry Informatyki WFiIS w składzie:
* Prof. dr hab. Piotr Kosiński
* Prof. dr hab. Paweł Maślanka
* Dr inż. Artur Hłobaż
* Dr Piotr Milczarski
* Dr inż. Zofia Stawska
* Dr Bartosz Zieliński

Rezultaty projektu mają duży potencjał komercyjny i stanowią przełom na rynku rolno-spożywczym, w szczególności zastosowanie nowatorskiej metody liczenia CF do produkcji nowych wyrobów. Opracowana technologia to systemowe rozwiązanie, które wpłynie pozytywnie na zdrowie społeczeństwa i środowisko naturalne, dzięki zwiększeniu udziału w diecie warzyw, jednocześnie zapewniając pełnowartościowe wyroby w formie szybkiej i łatwej do przygotowania. Może zostać wykorzystana na użytek zrównoważonego rozwoju środowiskowego i społecznego kraju oraz zmniejszenia negatywnych skutków zjawisk cywilizacyjnych i zmian klimatu w aspekcie europejskiej polityki niskoemisyjnej.

PNIR2020 – List Nominacyjny – Badania przyszłości docx

Astrofizycy z WFiIS w projekcie CTA

 

Animacja pokazująca jak emisja zaobserwowana przez LST zmienia się w trakcie obrotu pulsara Prawa autorskie: Rubén López-Coto; gif: Michael R. Gallis

 

Cherenkov Telescope Array (CTA) jest międzynarodowym projektem zbudowania największego i najbardziej czułego obserwatorium promieniowania gamma wykorzystującego ponad sto teleskopów czerenkowskich. Teleskopy będą umieszczone w dwóch lokalizacjach: na wyspie La Palma w Hiszpanii oraz na pustyni Atacama w Chile. Aby CTA było w stanie optymalnie badać szeroki zakres energii, będzie składać się z trzech rodzajów teleskopów (SST, MST i LST, odpowiednio Small-, Medium- i Large- Sized Teleskope). W projektowaniu oraz konstrukcji teleskopów bierze udział Współpraca CTA złożona z ponad półtora tysiąca członków z 31 krajów.

 

 

 

Rys. 2 Teleskop LST-1
Prawa autorskie: Tomohiro Inada
https://www.flickr.com/photos/cta_observatory/50018704248/in/dateposted/

LST, o 23-metrowej średnicy lustra jest największym z planowanych typów teleskopów i jest przeznaczony głównie do obserwacji najniższych energii które będzie badać CTA, czyli promieniowania dziesiątki-setki miliardów razy bardziej energetycznego niż światło widzialne. Współpraca LST składa się z 200 naukowców spośród 11 krajów. Prototypowy  teleskop, LST-1, został zainaugurowany  w październiku 2018 i przechodzi  proces optymalizacji parametrów obserwacji i oddawania do użytku. Na początku czerwca bieżącego roku LST1 przeszedł procedurę Krytycznego Przeglądu Projektu.

 

 

 

Pulsary są to szybko rotujące, bardzo gęste gwiazdy. Emitują one promieniowanie elektromagnetyczne w szerokim zakresie (od radiowego przez światło widzialne i rentgenowskie, aż do promieniowania gamma) w postaci dwóch wiązek omiatających przestrzeń podobnie do latarni morskiej. Emisja na Ziemi obserwowana jest w momentach w których wiązki zwrócone są w naszym kierunku, powodując charakterystyczne impulsy. Pulsary są trudne do wykrycia przez teleskopy czerenkowskie ze względu na to, że emitują jedynie w stosunkowo niskim zakresie energii. Dotychczas jedynie 4 pulsary zostały wykryte przez teleskopy czerenkowskie. Konstrukcja LST, w szczególności duża powierzchnia zwierciadła sprawia, że świetnie nadaje się on do badań pulsarów.

Rys. 1 Szerokopasmowy widok mgławicy otaczającej pulsar Kraba (jasna kropka w środku obrazu) Prawa autorskie: NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) i in.; A. Loll i in.; T. Temim i in.; F. Seward i in.; VLA/NRAO/AUI/ NSF; Chandra/ CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; Hubble/STScI

W styczniu i lutym 2020 teleskop LST-1, podczas technicznego zbierania danych, zwrócony był w kierunku pulsara Kraba. Analiza przeprowadzonych obserwacji pokazała wzmożoną emisję w momentach, gdy strumień promieniowania zwrócony jest w kierunku Ziemi. Wyniki te zostały po raz pierwszy pokazane na zdalnym spotkaniu Współpracy LST w czerwcu bieżącego roku. Wykrycie tej emisji, pokazuje, że teleskopy LST mogą być używane do badań pulsarów. Dane te są również bardzo istotne dla Współpracy LST, ponieważ mogą być użyte do optymalizacji działania teleskopu oraz rozwijania metod analizy danych odpowiednich dla słabych, niskoenergetycznych źródeł.

Polska jest jednym z krajów silnie zaangażowanych w projekt CTA. Kilkudziesięciu naukowców i inżynierów z 13 instytucji naukowych bierze udział w projektowaniu oraz budowie teleskopów, opracowaniu programu obserwacyjnego dla nich oraz wsparciu informatycznym przetwarzania danych.

Uniwersytet Łódzki reprezentuje w projekcie LST polskie konsorcjum CTA. Naukowcy z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej UŁ zajmują się między innymi rozwijaniem metod analizy danych z teleskopów LST.

Więcej informacji

Materiał źródłowy: dr hab. Julian Sitarek, prof. UŁ (Katedra Astrofizyki WFiIS)
Koordynator Polskiego Konsorcjum CTA: Prof. Michał Ostrowski, UJ

Historyczny lot kosmiczny rakiety Falcon 9

W nocy 27. maja około 22:30 czasu polskiego,  z Centrum Kosmicznego Johna F. Kennedy’ego na Florydzie planowane było wystrzelenie rakiety Falcon 9. Niestety ze względu na złe warunki pogodowe start rakiety został przełożony na sobotę. W sobotę, 30. maja, o 21:22 (czasu polskiego) odbył się pomyślny start rakiety Falcon 9.

Na pokładzie znajduje się 2 astronautów i odbędą oni podróż na międzynarodową stację kosmiczną. Po zakończeniu amerykańskiego programu wahadłowców w lipcu 2011 roku astronauci dostawali się na międzynarodową stację kosmiczną dzięki rosyjskim rakietom Sojuz. Lot rakiety Falcon 9 jest ostatecznym dużym testem dla firmy SpaceX by mogła świadczyć usługi transportu astronautów do i z międzynarodowej stacji kosmicznej. Stanowi on także ważny krok w przyszłych misjach m.in. na Księżyc i Marsa.

Rakieta Falcon 9 wyniesie kapsułę Dragon z astronautami na orbitę okołoziemską. Następie kapsuła dotrze do międzynarodowej stacji kosmicznej i połączy się z nią. Na zakończenie misji kapsuła odłączy się od międzynarodowej stacji kosmicznej i wejdzie z powrotem w ziemską atmosferę. Podobny testowy lot odbył się w marcu tego roku, lecz bez astronautów na pokładzie.

Czym jest Falcon 9?

Falcon 9 jest 70-metrową rakietą dwustopniową zaprojektowaną do przewozu ludzi i ładunku na orbitę okołoziemską i poza nią. Rakieta waży około 550 ton i pozwala zabrać prawie 23 tony ładunku na niską orbitę okołoziemską. Jej konstrukcja pozwala odzyskać najbardziej kosztowne elementy rakiety  dla ponownego użycia jej w kolejnym locie.

Opracowanie: dr hab. Julian Sitarek, prof. UŁ (Katedra Astrofizyki WFiIS)

Więcej informacji:
https://www.spacex.com/launches/

Gdzie to wszystko śledzić?