W ramach Seminarium Specjalnego Departamentu Badań Podstawowych NCBJ, zgodnie z tradycją przyznano nagrody Dyrektora Departamentu za największe osiągnięcia naukowe w ubiegłym roku. Tym razem wyróżniono badania nad rolą pyłu w ewolucji galaktyk, rozważania nad grawitacją klasyczną i kwantową, a także pracę dotyczącą naruszenia symetrii w rozpadzie mezonów pięknych. Wydarzenie odbyło się 30 czerwca.

Kapituła złożona z wybitnych specjalistów z różnych obszarów badań podstawowych stanęła przed dużym wyzwaniem wobec dużej liczby artykułów opublikowanych przez naukowców z Departamentu Badań Podstawowych w 2024 roku. Ocena zgłoszeń zakończyła się wyborem trojga badaczy, których osiągnięcia zasłużyły na szczególne wyróżnienie. Samo seminarium było okazją nie tylko do oficjalnego wręczenia dyplomów, lecz również szansą dla laureatów na przybliżenie odbiorcom tematyki prowadzonych badań.

Pierwsze wyróżnienie trafiło do dr hab. Ambry Nanni z Zakładu Astrofizyki za badania nad rolą pyłu w ewolucji galaktyk. W swojej prezentacji zatytułowanej „A (cosmic) dust odyssey” dr Nanni omówiła znaczenie tego, pozornie nieistotnego, elementu Wszechświata. Mimo, iż pył występujący w ośrodku międzygwiazdowym stanowi zaledwie 1% masy barionów w kosmosie, jest on bardzo istotny dla wielu procesów, zwłaszcza rządzących formowaniem i ewolucją gwiazd, planet, a nawet molekuł. Cząsteczki pyłu występujące w przestrzeni międzygwiazdowej mogą mieć bardzo zróżnicowany skład oraz skomplikowaną dynamikę i ewolucję, w zależności od właściwości galaktyki, w której się znajdują. Różne procesy, np. ewolucja czerwonych gigantów, supernowe czy narastanie pyłu w ośrodku międzygwiazdowym, mogą dostarczać materiału do wzrostu ilości pyłu, tymczasem fale uderzeniowe supernowych, formowanie się gwiazd i galaktyczne odpływy usuwają już istniejący pył. Wszystkie te procesy wpływają na zjawiska związane z gwiezdnym pyłem. Dlatego bardzo ważne są zarówno obserwacje w projektach z ośrodków badawczych, takich jak Spitzer, Herschel, ALMA, NOEMA czy JWST, jak i modelowanie teoretyczne powstawania i ewolucji pyłu. Dr hab. Ambra Nanni specjalizuje się w badaniu tych zjawisk, a także w opisywaniu i modelowaniu procesów, które powodują tworzenie oraz usuwanie pyłu. – Jestem zaszczycona otrzymaniem tej nagrody. Wyróżnienie moich badań przynosi mi ogromną dumę i satysfakcję. Badania pyłu są dla mnie fascynujące, gdyż jest on wszechobecny i niezwykle istotny w astrofizyce. Ma ogromny wpływ na bardzo wiele procesów, od najmniejszych do największych skali – opisuje Ambra Nanni.

Kolejną nagrodę otrzymał dr hab. Przemysław Małkiewicz, prof. NCBJ z Zakładu Fizyki Teoretycznej za badania nad grawitacją klasyczną i kwantową. W opowieści zatytułowanej „Testing the Quantum Gravity Multiverse” laureat przedstawił konsekwencje wynikające z kwantowej teorii grawitacji. Jest to teoria poszukiwana od wielu lat przez największe umysły świata nauki. Opisanie oddziaływania grawitacyjnego z zachowaniem formalizmu mechaniki kwantowej może stanowić bardzo ważny krok w kierunku teorii unifikującej wszystkie znane nam oddziaływania (silne, słabe, elektromagnetyczne i grawitacyjne) – tzw. teorii wszystkiego. Prof. Małkiewicz w swych rozważaniach teoretycznych zwrócił uwagę, że jeśli grawitacja rzeczywiście ma charakter kwantowy, to nieuchronną konsekwencją tego będzie istnienie tzw. Wieloświata Grawitacji Kwantowej (Quantum Gravity Multiverse). Z modelowania pierwotnego Wszechświata wynika, że stanem ogólnym kwantowej grawitacji jest właśnie stan wieloświata (superpozycja Wszechświatów Borna-Oppenheimera). Dodatkowo, naturalną konsekwencją podstawowych zasad dynamiki kwantowej jest oddziaływanie tego stanu z naszą „gałęzią” wieloświata, a co za tym idzie – możliwość prowadzenia obserwacji. – To wyróżnienie sprawia, że czuję się zauważony, jeśli chodzi o moje badania. Rozważania na temat grawitacji pozwalają szukać odpowiedzi na najbardziej podstawowe pytania dotyczące największego znanego nam układu fizycznego jakim jest obserwowalny Wszechświat. Choć zapewne wiele zagadnień długo pozostanie niewyjaśnionych, jest jeszcze bardzo dużo rzeczy, których możemy się dowiedzieć o początkach Wszechświata” – komentuje dr hab. Przemysław Małkiewicz, prof. NCBJ.

Laureatem nagrody Dyrektora DBP został w tym roku również dr Adam Szabelski z Zakładu Fizyki Wielkich Energii, za pracę nad naruszeniem symetrii CP w rozpadach mezonów pięknych. Podczas wystąpienia, dr Szabelski przybliżył nową perspektywę na tzw. „zagadkę B → Kπ”. W fizyce wysokich energii często bada się rozpady krótkożyciowych cząstek, a także precyzyjne różnice w rozpadach cząstek i antycząstek, mierzone jako asymetria CP. Przykładem budzącym zainteresowanie naukowców jest rozpad mezonu B (zawierającego antykwark piękny, ang. beauty) na lekkie mezony K. i π. Zagadkę stanowi znacząca różnica między asymetrią CP w rozpadach B⁰ → K⁺π^- oraz B⁺ → K⁺π⁰ obserwowaną w wielu eksperymentach, co tylko pozornie kłóci się z przewidywaniami Modelu Standardowego (obecnej teorii cząstek elementarnych). Sytuacja ta otwiera szansę na badanie łamania symetrii, testowanie poprawności Modelu Standardowego i poszukiwanie tzw. Nowej Fizyki.

Dr Szabelski w swojej pracy przyjął szczególną strategię działań. Stosując reguły Modelu Standardowego, stworzył matematyczny opis relacji między różnymi rozpadami mezonu B na dwie lekkie cząstki K. lub π i porównał je z danymi doświadczalnymi (wynikami uzyskanymi w wielu eksperymentach). Wyniki okazały się zgodne z Modelem Standardowym, co rozwiązało zagadkę bez potrzeby odwoływania się do dodatkowych koncepcji teoretycznych. Choć dla wielu badaczy taki wynik może być rozczarowaniem, nie zamyka to drogi do dalszych, równie interesujących badań, na przykład nad rozpadami mezonu B_s zawierającego kwark dziwny. – Nagroda Dyrektora DBP jest dla mnie dużym wyróżnieniem. Takie zagadki w fizyce cząstek są niezwykle ciekawe i pozwalają nam na zastosowanie podejścia fenomenologicznego, łączącego fizykę teoretyczną i doświadczalną. Do obliczeń posłużyły uśrednione wyniki analiz z wielu eksperymentów, z których każdy wykorzystuje ogromne ilości danych. Mówimy tu o największych detektorach i udziale dużej liczby badaczy – opowiada dr Adam Szabelski.

Gratulujemy wszystkim nagrodzonym i życzymy dalszych sukcesów w rozwijaniu obszarów zainteresowań!