Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN
W prace europejskiej organizacji zaangażowane są obecnie 23 państwa, w tym Polska, nasz kraj uzyskał członkostwo w CERN 1 lipca 1991 roku. Badania obejmują przede wszystkim projekty dotyczące cząstek elementarnych oraz fizycznych oddziaływań podstawowych. Warto dodać, że to właśnie w CERN-ie 4 lipca 2012 roku potwierdzono istnienie bozonu Higgsa, zwanego „Świętym Graalem” fizyków. Zarejestrowanie przez detektory przy akceleratorze LHC tzw. boskiej cząstki jest uznawane za ostatni wielki przełom w badaniach nad Modelem Standardowym.
Fizycy z Uniwersytetu Śląskiego współpracują z CERN
Naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach od samego początku aktywnie włączali się w realizację projektów badawczych oraz eksperymentów o światowym znaczeniu. O tym, jak na przestrzeni ostatnich lat wyglądała współpraca naszej uczelni z CERN-em, można przeczytać na specjalnie przygotowanej stronie internetowej z okazji 30-lecia współpracy. Część udostępnionych tam materiałów obejmuje wspomnienia pracowników, studentów i doktorantów UŚ z pobytu w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych. Ich relacje zostały opublikowane w ramach cyklu „CERN | Moja historia”.
Zachęcamy również do wysłuchania trzech krótkich wykładów liderów zespołów biorących udział w projektach i eksperymentach badawczych w CERN-ie: prof. dr. hab. Jana Kisiela, dr. hab. Seweryna Kowalskiego, prof. UŚ, prof. dr. hab. Janusza Gluzy i dr Bartosza Dziwita oraz podcastu dr. Jerzego Jarosza, prof. UŚ z Instytutu Fizyki im. Augusta Chełkowskiego UŚ.
Badania nad neutrinami
Fizycy z Uniwersytetu Śląskiego uczestniczą w międzynarodowych projektach naukowych T2K (Tokai to Kamioka), Super-K (Super-Kamiokande) oraz Hyper-K (Hyper-Kamiokande), które koncentrują się na badaniu fundamentalnych właściwości neutrin. Neutrina to cząstki elementarne, które, mimo swojej niezwykle małej masy, odgrywają istotną rolę w ewolucji Wszechświata i w fizyce cząstek elementarnych. Badania prowadzone w ramach tych eksperymentów (T2K, Hyper-K) mają na celu zgłębienie mechanizmów oscylacji neutrin, zrozumienie ich masy oraz wpływu na obserwowaną obecnie we Wszechświecie asymetrię materia-antymateria.
Eksperyment T2K
Eksperyment T2K zlokalizowany jest w Japonii i stanowi jedno z najważniejszych przedsięwzięć w fizyce neutrin. Jego kluczowym celem jest badanie oscylacji neutrin, czyli zjawiska przejścia jednego rodzaju neutrina w inny. W ramach T2K neutrina produkowane w akceleratorze cząstek w Tokai są kierowane na odległość 295 km do detektora Super-Kamiokande. Badania pozwoliły na potwierdzenie oscylacji neutrin i dostarczyły precyzyjnych danych na temat ich własności.
od T2K do Hyper-Kamiokande – nowa era w badaniach neutrin
T2K to tylko jeden z kroków na drodze do lepszego zrozumienia neutrin. Hyper-Kamiokande (Hyper-K) stanowi kontynuację i rozszerzenie eksperymentu T2K, korzystając z ogromnego detektora zlokalizowanego w Japonii. To jeden z najbardziej zaawansowanych eksperymentów fizyki cząstek elementarnych, którego celem jest zgłębianie fundamentalnych właściwości neutrin. Hyper-K ma potencjał zrewolucjonizowania naszej wiedzy o neutrinach i asymetrii materia-antymateria.
Jego imponujący zbiornik o pojemności około 260 tysięcy ton ultra-czystej wody będzie jednym z największych tego typu obiektów na świecie. Dzięki wyposażeniu w około 20 tysięcy zaawansowanych fotopowielaczy nowej generacji o średnicy 50 cm, detektor będzie zdolny rejestrować nawet pojedyncze fotony – niezwykle słabe impulsy świetlne powstające w wyniku interakcji neutrin. Dodatkowo, zastosowanie mniejszych fotopowielaczy pozwoli na jeszcze większą precyzję i lepszą rozdzielczość przestrzenną.
Hyper-K wyróżnia się również skalą – jego cylindryczny zbiornik o średnicy 68 metrów i wysokości 71 metrów zapewni dziesięciokrotnie większą objętość detekcyjną niż poprzedni detektor Super-Kamiokande, który dysponował „zaledwie” 11 tysiącami fotopowielaczy. Kluczowym atutem detektora jest jego lokalizacja w Japonii, w głębokiej kopalni Kamioka, 650 metrów pod powierzchnią ziemi. Podziemne położenie minimalizuje promieniowanie tła, co znacząco zwiększa czułość urządzenia.
Dodatkowym atutem Hyper-K jest jego bliskość do akceleratora J-PARC, który dostarcza wysokoenergetyczne wiązki neutrin. Dzięki temu detektor będzie mógł prowadzić wyjątkowo precyzyjne badania oscylacji neutrin w ramach eksperymentu T2HK, co czyni go jednym z najważniejszych narzędzi w badaniach nad strukturą Wszechświata i rolą neutrin. Hyper-Kamiokande to przełomowy projekt, który ma potencjał zrewolucjonizować nasze rozumienie podstawowych zasad fizyki cząstek elementarnych.
Dzięki tym innowacjom Hyper-K będzie w stanie wykrywać cząstki z niespotykaną dotąd precyzją, umożliwiając prowadzenie eksperymentów na niespotykaną skalę.
Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS
Obecnie na synchrotronie SOLARIS działa siedem linii badawczych (PHELIX, URANOS, PIRX, DEMETER, ASTRA , POLYX oraz CIRI), a w roku 2025 zostaną uruchomione kolejne dwie linie – ARYA oraz SMAUG, które obecnie są w fazie budowy. Kolejne linie są w planach i przewiduje się, że w hali eksperymentalnej będzie funkcjonowało kilkanaście linii badawczych z około dwudziestoma stanowiskami pomiarowymi. Centrum SOLARIS to jednak nie tylko synchrotron, gdyż przynależą do niego laboratoria kriomikroskopii transmisyjnej, wyposażone w dwa najnowszej generacji kriomikroskopy elektronowe: Titan Krios oraz Glacios szczególnie wykorzystywane przez naukowców w określaniu struktury białek.
Dzięki temu, że promieniowanie synchrotronowe, popularnie zwane światłem, przenika do wnętrza materii, to pozwala zajrzeć w jej głąb materii i precyzyjnie zbadać jej skład i strukturę. To najbardziej zaawansowanie technologicznie centrum badawcze w Polsce jest również dostępne dla pracowników, doktorantów i studentów z Instytutu Fizyki im. Augusta Chełkowskiego UŚ, którzy prowadzą badania naukowe na synchrotronie wykorzystując głównej spektroskopię fotoemisyjną (XPS), kątowo rozdzielczą (ARPES), absorpcyjną (XAS) i fotoemisję rezonansową (ResPES) na linii badawczej PHELIX, oraz spektroskopię absorpcyjną przy różnych energiach fotonów na liniach PIRX oraz ASTRA.
Jednym z pierwszych użytkowników linii badawczej PHELIX linii był zespół z IF UŚ pod kierunkiem dr hab. Anny Bajorek, prof. UŚ, realizując projekt „Resonant photoemission study of the synergic effect in selected NZFO/f-MWCNTs nanocomposites” . Niewątpliwym sukcesem tych badań było uzyskanie pierwszych w historii linii PHELIX map ResPES dla żelaza dla energii fotonów na krawędzi absorpcji Fe – L.
IF UŚ regularnie organizacje również wizyty studyjne studentów, doktorantów i młodych naukowców promując wiedzę o promieniowaniu synchrotronowym. Wśród nich warto wyróżnić wizytę uczestników dwóch edycji szkoły letniej VINCI w latach 2022–2023. Pracownicy i doktoranci aktywnie uczestniczą w corocznych spotkaniach naukowych Joint Meeting of PSRS Members and SOLARIS Centre Users, łączących naukowców korzystających z technik badawczych dostępnych w SOLARIS z członkami Polskiego Towarzystwa Promieniowania Synchrotronowego.
Polskie Towarzystwo Fizyczne
Polskie Towarzystwo Fizyczne (PTF) działa na rzecz popularyzacji fizyki i nauk pokrewnych, dążąc do podnoszenia ogólnego poziomu wiedzy fizycznej w społeczeństwie oraz wspierania rozwoju tej dziedziny nauki w Polsce. Towarzystwo integruje fizyków z różnych środowisk, w tym pracowników naukowych, nauczycieli oraz specjalistów zatrudnionych w różnych gałęziach gospodarki, budując więzi i wspierając współpracę. PTF reprezentuje także środowisko fizyków wobec społeczeństwa, organów państwowych i samorządowych, a także innych organizacji publicznych i prywatnych w kraju oraz na arenie międzynarodowej, działając na rzecz rozwoju fizyki i jej znaczenia w różnych obszarach życia.
Teren działania PTF Oddział w Katowicach obejmuje nie tylko Katowice, ale również sąsiednie miasta. Ściśle współpracujemy z nauczycielami z Bielska-Białej, Sosnowca, Chorzowa i Gliwic.
Trzon Oddziału tworzyli i nadal tworzą pracownicy Instytutu Fizyki im. Augusta Chełkowskiego UŚ. Pośród 46 aktywnych członków oddziału znajdują się nauczyciele i nauczycielki, pracownicy Śląskiego Uniwersytetu Medycznego, Uniwersytetu Ekonomicznego czy Instytutu Onkologii w Gliwicach.
PTF bierze czynny udział w wydarzeniach popularyzujących fizykę organizowanych przez UŚ, takich jak Śląski Festiwal Nauki, czy Święto Liczby Pi. W miarę możliwości, organizowane są cykliczne Konwersatoria Oddziałowe, w których można wziąć udział w formie hybrydowej poprzez platformę Teams. Biorą w nich udział uczniowie szkół ponadpodstawowych, nauczyciele, studenci oraz kadra akademicka.