12 października 2021

Niestety mniej, niżbyśmy chcieli. Według kosmologii relatywistycznej opartej na ogólnej teorii względności Einsteina jest zasadne przypuszczać, że Wszechświat miał początek i był to początek materii, czasu i przestrzeni. O samym początku, zwanym Wielkim Wybuchem i o tym, co działo się wkrótce po nim, wiemy niewiele, bowiem było to skryte za Horyzontem Fizyki, czyli były to zjawiska, których nie obserwujemy w dzisiejszym świecie i dla których nie mamy wiarygodnego opisu teoretycznego. Dopiero po pierwszym, drobnym ułamku sekundy od powstania Wszechświat wkroczył w etap ewolucji opisywany teoriami, do których mamy zaufanie. Od tego momentu świat był wypełniony jednorodną, gęstą i gorącą plazmą cząstek elementarnych, która rozszerzała się wraz z kosmiczną przestrzenią, rozrzedzała i stygła. Wielką zagadką tego okresu była relacja materii do antymaterii, która zadecydowała o tym, że dzisiaj istnieją gwiazdy i planety zbudowane z atomów. W pierwszej godzinie życia Wszechświata powstał w reakcjach termojądrowych hel, lecz nie pozostałe pierwiastki chemiczne, dzięki czemu gwiazdy świecą i możemy istnieć.

Dr hab. Leszek M. Sokołowski jest fizykiem-teoretykiem, pracującym w Zakładzie Astrofizyki Relatywistycznej i Kosmologii Obserwatorium Astronomicznego UJ, którym przez wiele lat kierował. Zajmuje się kosmologią matematyczną i konceptualnymi podstawami fizyki grawitacji, problemem istnienia wielu alternatywnych (do teorii Einsteina) teorii grawitacji oraz filozofią fizyki, w tym zagadką matematyczności przyrody. Jest autorem trzech podręczników akademickich: z kosmologii, matematycznych podstaw ogólnej teorii względności oraz ze szczególnej teorii względności; obecnie pracuje nad czwartym podręcznikiem.

26 października 2021

W grafice komputerowej i metodach obliczeniowych bardzo często potrzebne są metody automatycznego generowania obiektów. Do automatycznego generowania obiektów geometrycznych można wykorzystać tak zwane gramatyki, dostarczające zbiór reguł określających,
w jaki sposób można z prostych obiektów graficznych tworzyć bardziej złożone obiekty.

W trakcie prezentacji przedstawiona zostanie idea działania różnego rodzaju gramatyk
oraz ich przykładowe zastosowania. W szczególności omówiony zostanie sposób automatycznego generowania roślin i budynków wykorzystywany w grafice i w grach komputerowych.

Gramatyki grafowe mają również zastosowanie w obliczeniach naukowych.
Podczas mojej prezentacji zaprezentuję automatyczną generację siatek obliczeniowych pokrywających topografię terenu Małopolski, nad którym przeprowadzimy symulacje komputerowe rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń.

Dr hab. Anna Paszyńska jest informatykiem pracującym w Zakładzie Projektowania i Grafiki Komputerowej. Współpracuje z naukowcami z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Baskijskiego Centrum Matematyki Stosowanej w Hiszpanii, Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullaha w Arabii Saudyjskiej, Katolickiego Uniwersytetu w Valparaiso w Chile oraz Uniwersytetu w Las Palmas na Wyspach Kanaryjskich. Anna Paszyńska zajmuje się  zastosowaniem gramatyk grafowych do przeprowadzania trójwymiarowych symulacji metodą elementów skończonych z automatyczną adaptacją oraz opracowaniem szybkich algorytmów symulacji bazujących na gramatykach grafowych.

9 listopada 2021

Gdy przeanalizujemy dane liczbowe dotyczące tak różnorodnych dziedzin jak rachunki za energię elektryczną, adresy mieszkań, ceny akcji, procenty śmiertelności w danej populacji, długości linii brzegowych państw czy stałe fizyczne, to dostrzeżemy, że są one niejednorodne pod względem częstości występowania różnych cyfr na pierwszym miejscu znaczącym. Dla takich danych – jak zaobserwował w 1938 roku Frank Benford – cyfra 1 pojawia się na pierwszym miejscu znaczącym w około 30% przypadków, zaś cyfra 9 w mniej niż 5% przypadków.

W swoim wystąpieniu chciałbym uważniej przyjrzeć się sytuacjom, w których prawo Benforda jest spełnione (postaram się także w przystępny sposób zaprezentować jego dowód, podany w pracy T. P. Hilla w roku 1996) a także podać przykłady jego zastosowań (np. do wykrywania oszustw podatkowych).

Dr hab. Leszek Hadasz jest adiunktem w Zakładzie Teorii Pola w Instytucie Fizyki Teoretycznej UJ. Jego kariera naukowa związana jest głównie z Uniwersytetem Jagiellońskim, wiedzę i umiejętności zdobywał także w trakcie badań prowadzonych na State Univeristy of New York w Stony Brook, Uniwersytecie Paris XI w Orsay i Uniwersytecie w Bonn (jako stypendysta Fundacji Humboldta). Jego zainteresowania naukowe mieszczą się w obszarze fizyki matematycznej: zrozumienia różnorodnych własności dwuwymiarowych powierzchni i ich roli w fizyce, ze szczególnym naciekiem na władającą tym światem, niezwykle bogatą symetrię. W pracy na Uniwersytecie jest propagatorem wysokiej jakości nauczania, a prywatnie: biegaczem – amatorem, miłośnikiem maratonów.

23 listopada 2021

Na przestrzeni ostatniej dekady ilość dostępnych danych wzrosła niemal pięćdziesięciokrotnie. Tak gwałtowny, wykładniczy wzrost stawia przed współczesną technologią zupełnie nowe wyzwania, gdyż dane te trzeba przechowywać i przetwarzać, ale również transmitować.

Jednym z elementów, które umożliwiły transmisję ogromnej ilości danych był rozwój światłowodowych sieci telekomunikacyjnych. To bowiem wynalezienie światłowodu i późniejsze udoskonalenie procesu jego produkcji, jak również stworzenie całej okołoświatłowodowej infrastruktury pozwalającej na wytwarzanie, modulację czy detekcję światła sprawiło, że pojawiły się nowe możliwości, które pozwoliły sprostać coraz większym wymaganiom.

Podczas wykładu zaprezentowane zostaną zagadnienia związane ze współczesnymi sieciami światłowodowymi. Szczególna uwaga poświęcona będzie perspektywie fizyka doświadczalnego, która pozwoli wytłumaczyć zasadę działania oraz proces wytwarzania światłowodów. Pokrótce omówione zostaną także inne elementy telekomunikacyjnych sieci światłowodowych, co pozwoli uwypuklić zalety tego typu sieci i wytłumaczyć ich fenomen we współczesnym świecie.

Dr hab. Szymon Pustelny jest adiunktem w Zakładzie Fotoniki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego. Jego zainteresowania badawcze skupiają się wokół problemów oddziaływania intensywnego światła laserowego z gazami w obecności zewnętrznych pól magnetycznych. Pozwoliło mu to m.in. rozwijać najdokładniejsze znane obecnie techniki pomiaru pól magnetycznych, a w konsekwencji na badania z zakresu biomagnetyzmu, rezonansu magnetycznego w zerowym polu czy poszukiwania ciemnej materii. Ważnym elementem jego badań jest również opracowanie technik manipulacji materią na poziomie mikroskopowym, co może mieć w przyszłości zastosowania do budowy komputerów kwantowych.

11 stycznia 2022

Kwarki są cząstkami elementarnymi, które nie występują pojedynczo, lecz zawsze tworzą układy związane zwane hadronami. Przykładem hadronów są protony składające się z trzech kwarków. Za wiązanie kwarków w hadronach odpowiedzialne jest oddziaływanie silne, którego nośnikiem są gluony, będące odpowiednikiem fotonów przenoszących oddziaływanie elektromagnetyczne. W odróżnieniu od fotonów, gluony oddziałują między sobą, co zgodnie z przewidywaniami modeli teoretycznych może prowadzić do powstawania ich stanów związanych – kul gluonowych. Wyjątkową własnością tych hipotetycznych cząstek jest to, że ich masa w całości  powstaje w wyniku oddziaływania między bezmasowymi gluonami. Dlatego badania kul gluonowych, które ze względu na swoją niezwykłą strukturę zaliczane są do grupy tzw. egzotycznych hadronów, są ważne dla zrozumienia mechanizmu powstawania masy hadronów.

W trakcie wykładu omówione zostaną podstawowe własności kwarków i oddziaływania silnego, a także skład kwarkowy hadronów. Przedstawiony będzie plan poszukiwań kul gluonowych i innych egzotycznych hadronów w procesie anihilacji antyprotonów z protonami. Poszukiwania te będą prowadzone z wykorzystaniem wiązki antyprotonów o niespotykanym dotąd natężeniu i jakości, która dostępna będzie w kompleksie akceleratorów FAIR budowanym w Darmstadt w Niemczech.

Prof. Jerzy Smyrski jest fizykiem eksperymentatorem zatrudnionym na Uniwersytecie Jagiellońskim w Instytucie Fizyki im. M. Smoluchowskiego. Bierze udział w badaniach produkcji i oddziaływania hadronów, a także w testach symetrii fundamentalnych prowadzonych na akceleratorach cząstek w ośrodkach badawczych FZ-Juelich i GSI-Darmstadt w Niemczech. Zajmuje się także pracami rozwojowymi z zakresu detektorów cząstek. Kierował budową gazowych detektorów dryfowych do eksperymentów na synchrotronie protonowym COSY-Juelich. Jest koordynatorem prac nad przednim detektorem śladowym do eksperymentu PANDA w powstającym kompleksie akceleratorów FAIR w Darmstad w Niemczech.

25 stycznia 2022

Początek XX wieku przyniósł odkrycie jądra atomowego przez Ernesta Rutherforda i lawinowy rozwój nowej dziedziny fizyki – fizyki jądrowej, który trwa do dziś. Dziedzina ta sukcesywnie wypracowywała swoje narzędzia: detektory do rejestracji cząstek promieniowania, reaktory jądrowe czy akceleratory, służące do przyspieszania cząstek, aby móc zderzać je z innymi i badać produkty zachodzących reakcji jądrowych. Obok badań podstawowych, czyli poszukujących odpowiedzi na pytania o naturę rzeczy, rozwijały się też badania aplikacyjne, czerpiące w znacznej mierze ze zdobyczy tych pierwszych. W wykładzie opowiadam o tej synergii i jej owocach, m.in. radioterapii konwencjonalnej i protonowej, radiofarmaceutykach i tomografii PET. Odpowiadam też na pytanie: czy fizyka jądrowa jest passé, czy może ma coś jeszcze do zaoferowania?

Dr Aleksandra Wrońska jest adiunktem w Zakładzie Fizyki Hadronów na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Jest fizykiem doświadczalnym. Przez długi czas zaangażowana w badania podstawowe w dziedzinie fizyki hadronów, tj. fizyki cząstek przy średnich energiach, badania prowadziła w ośrodkach niemieckich, m.in. niemieckim Centrum Badawczym Jülich. Od 2013 wraz ze swoją grupą zajmuje się zastosowaniami fizyki jądrowej w medycynie, ze szczególnym uwzględnieniem terapii protonowej i detekcji promieniowania gamma. W badaniach nad tą tematyką współpracuje m.in. z fizykami z Politechniki w Akwizgranie (RWTH Aachen), Ośrodek Terapii Wiązkami Jonów w Heidelbergu (HIT), Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie i Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.

Dr hab. Leszek M. Sokołowski jest fizykiem-teoretykiem, pracującym w Zakładzie Astrofizyki Relatywistycznej i Kosmologii Obserwatorium Astronomicznego UJ, którym przez wiele lat kierował. Zajmuje się kosmologią matematyczną i konceptualnymi podstawami fizyki grawitacji, problemem istnienia wielu alternatywnych (do teorii Einsteina) teorii grawitacji oraz filozofią fizyki, w tym zagadką matematyczności przyrody. Jest autorem trzech podręczników akademickich: z kosmologii, matematycznych podstaw ogólnej teorii względności oraz ze szczególnej teorii względności; obecnie pracuje nad czwartym podręcznikiem.

Co wiemy o początku Wszechświata?

Niestety mniej, niżbyśmy chcieli. Według kosmologii relatywistycznej opartej na ogólnej teorii względności Einsteina jest zasadne przypuszczć, że Wszechświat miał początek i był to początek materii, czasu i przestrzeni. O samym początku, zwanym Wielkim Wybuchem i o tym, co działo się wkrótce po nim, wiemy niewiele, bowiem było to skryte za Horyzontem Fizyki, czyli były to zjawiska, których nie obserwujemy w dzisiejszym świecie i dla których nie mamy wiarygodnego opisu teoretycznego. Dopiero po pierwszym, drobnym ułamku sekundy od powstania Wszechświat wkroczył w etap ewolucji opisywany teoriami, do których mamy zaufanie. Od tego momentu świat był wypełniony jednorodną, gęstą i gorącą plazmą cząstek elementarnych, która rozszerzała się wraz z kosmiczną przestrzenią, rozrzedzała i stygła. Wielką zagadką tego okresu była relacja materii do antymaterii, która zadecydowała o tym, że dzisiaj istnieją gwiazdy i planety zbudowane z atomów. W pierwszej godzinie życia Wszechświata powstał w reakcjach termojądrowych hel, lecz nie pozostałe pierwiastki chemiczne, dzięki czemu gwiazdy świecą i możemy istnieć.

Dr hab. Anna Paszyńska jest informatykiem pracującym w Zakładzie Projektowania i Grafiki Komputerowej. Współpracuje z naukowcami z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Baskijskiego Centrum Matematyki Stosowanej w Hiszpanii, Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullaha w Arabii Saudyjskiej, Katolickiego Uniwersytetu w Valparaiso w Chile oraz Uniwersytetu w Las Palmas na Wyspach Kanaryjskich. Anna Paszyńska zajmuje się  zastosowaniem gramatyk grafowych do przeprowadzania trójwymiarowych symulacji metodą elementów skończonych z automatyczną adaptacją oraz opracowaniem szybkich algorytmów symulacji bazujących na gramatykach grafowych.

Zastosowanie gramatyk grafowych w grafice komputerowej i naukach obliczeniowych

W grafice komputerowej i metodach obliczeniowych bardzo często potrzebne są metody automatycznego generowania obiektów. Do automatycznego generowania obiektów geometrycznych można wykorzystać tak zwane gramatyki, dostarczające zbiór reguł określających, w jaki sposób można z prostych obiektów graficznych tworzyć bardziej złożone obiekty.

W trakcie prezentacji przedstawiona zostanie idea działania różnego rodzaju gramatyk oraz ich przykładowe zastosowania. W szczególności omówiony zostanie sposób automatycznego generowania roślin i budynków wykorzystywany w grafice i w grach komputerowych.

Gramatyki grafowe mają również zastosowanie w obliczeniach naukowych. Podczas mojej prezentacji zaprezentuję automatyczną generację siatek obliczeniowych pokrywających topografię terenu Małopolski, nad którym przeprowadzimy symulacje komputerowe rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń.

Dr hab. Leszek Hadasz jest adiunktem w Zakładzie Teorii Pola w Instytucie Fizyki Teoretycznej UJ. Jego kariera naukowa związana jest głównie z Uniwersytetem Jagiellońskim, wiedzę i umiejętności zdobywał także w trakcie badań prowadzonych na State Univeristy of New York w Stony Brook, Uniwersytecie Paris XI w Orsay i Uniwersytecie w Bonn (jako stypendysta Fundacji Humboldta). Jego zainteresowania naukowe mieszczą się w obszarze fizyki matematycznej: zrozumienia różnorodnych własności dwuwymiarowych powierzchni i ich roli w fizyce, ze szczególnym naciskiem na władającą tym światem, niezwykle bogatą symetrię. W pracy na Uniwersytecie jest propagatorem wysokiej jakości nauczania, a prywatnie: biegaczem – amatorem, miłośnikiem maratonów.

Prawo Benforda – jak nie oszukiwać amerykańskiego urzędu podatkowego

Gdy przeanalizujemy dane liczbowe dotyczące tak różnorodnych dziedzin jak rachunki za energię elektryczną, adresy mieszkań, ceny akcji, procenty śmiertelności w danej populacji, długości linii brzegowych państw czy stałe fizyczne, to dostrzeżemy, że są one niejednorodne pod względem częstości występowania różnych cyfr na pierwszym miejscu znaczącym. Dla takich danych – jak zaobserwował w 1938 roku Frank Benford – cyfra 1 pojawia się na pierwszym miejscu znaczącym w około 30% przypadków, zaś cyfra 9 w mniej niż 5% przypadków.

W swoim wystąpieniu chciałby uważniej przyjrzeć się sytuacjom, w których prawo Benforda jest spełnione (postaram się także w przystępny sposób zaprezentować jego dowód, podany w pracy T. P. Hilla w roku 1996) a także podać przykłady jego zastosowań (n.p. do wykrywania oszustw podatkowych).

Dr hab. Szymon Pustelny jest adiunktem w Zakładzie Fotoniki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego. Jego zainteresowania badawcze skupiają się wokół problemów oddziaływania intensywnego światła laserowego z gazami w obecności zewnętrznych pól magnetycznych. Pozwoliło mu to m.in. rozwijać najdokładniejsze znane obecnie techniki pomiaru pól magnetycznych, a w konsekwencji na badania z zakresu biomagnetyzmu, rezonansu magnetycznego w zerowym polu czy poszukiwania ciemnej materii. Ważnym elementem jego badań jest również opracowanie technik manipulacji materią na poziomie mikroskopowym, co może mieć w przyszłości zastosowania do budowy komputerów kwantowych.

Świetlana przyszłość (i teraźniejszość) telekomunikacji

Na przestrzeni ostatniej dekady ilość dostępnych danych wzrosła niemal pięćdziesięciokrotnie. Tak gwałtowny, wykładniczy wzrost stawia przed współczesną technologią zupełnie nowe wyzwania, gdyż dane te trzeba przechowywać i przetwarzać, ale również transmitować.

Jednym z elementów, które umożliwiły transmisję ogromnej ilości danych był rozwój światłowodowych sieci telekomunikacyjnych. To bowiem wynalezienie światłowodu i późniejsze udoskonalenie procesu jego produkcji, jak również stworzenie całej okołoświatłowodowej infrastruktury pozwalającej na wytwarzanie, modulację czy detekcję światła sprawiło, że pojawiły się nowe możliwości, które pozwoliły sprostać coraz większym wymaganiom.

Podczas wykładu zaprezentowane zostaną zagadnienia związane ze współczesnymi sieciami światłowodowymi. Szczególna uwaga poświęcona będzie perspektywie fizyka doświadczalnego, która pozwoli wytłumaczyć zasadę działania oraz proces wytwarzania światłowodów. Pokrótce omówione zostaną także inne elementy telekomunikacyjnych sieci światłowodowych, co pozwoli uwypuklić zalety tego typu sieci i wytłumaczyć ich fenomen we współczesnym świecie.

Prof. Jerzy Smyrski jest fizykiem eksperymentatorem zatrudnionym na Uniwersytecie Jagiellońskim w Instytucie Fizyki im. M. Smoluchowskiego. Bierze udział w badaniach produkcji i oddziaływania hadronów, a także w testach symetrii fundamentalnych prowadzonych na akceleratorach cząstek w ośrodkach badawczych FZ-Juelich i GSI-Darmstadt w Niemczech. Zajmuje się także pracami rozwojowymi z zakresu detektorów cząstek. Kierował budową gazowych detektorów dryfowych do eksperymentów na synchrotronie protonowym COSY-Juelich. Jest koordynatorem prac nad przednim detektorem śladowym do eksperymentu PANDA w powstającym kompleksie akceleratorów FAIR w Darmstad w Niemczech.

Polowanie z antyprotonami na egzotyczne hadrony

Kwarki są cząstkami elementarnymi, które nie występują pojedynczo, lecz zawsze tworzą układy związane zwane hadronami. Przykładem hadronów są protony składające się z trzech kwarków. Za wiązanie kwarków w hadronach odpowiedzialne jest oddziaływanie silne, którego nośnikiem są gluony, będące odpowiednikiem fotonów przenoszących oddziaływanie elektromagnetyczne. W odróżnieniu od fotonów, gluony oddziałują między sobą, co zgodnie z przewidywaniami modeli teoretycznych może prowadzić do powstawania ich stanów związanych – kul gluonowych. Wyjątkową własnością tych hipotetycznych cząstek jest to, że ich masa w całości  powstaje w wyniku oddziaływania między bezmasowymi gluonami. Dlatego badania kul gluonowych, które ze względu na swoją niezwykłą strukturę zaliczane są do grupy tzw. egzotycznych hadronów, są ważne dla zrozumienia mechanizmu powstawania masy hadronów.

W trakcie wykładu omówione zostaną podstawowe własności kwarków i oddziaływania silnego, a także skład kwarkowy hadronów. Przedstawiony będzie plan poszukiwań kul gluonowych i innych egzotycznych hadronów w procesie anihilacji antyprotonów z protonami. Poszukiwania te będą prowadzone z wykorzystaniem wiązki antyprotonów o niespotykanym dotąd natężeniu i jakości, która dostępna będzie w kompleksie akceleratorów FAIR budowanym w Darmstadt w Niemczech.

Dr Aleksandra Wrońska jest adiunktem w Zakładzie Fizyki Hadronów na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Jest fizykiem doświadczalnym. Przez długi czas zaangażowana w badania podstawowe w dziedzinie fizyki hadronów, tj. fizyki cząstek przy średnich energiach, badania prowadziła w ośrodkach niemieckich, m.in. Centrum Badawczym Jülich. Od 2013 wraz ze swoją grupą zajmuje się zastosowaniami fizyki jądrowej w medycynie, ze szczególnym uwzględnieniem terapii protonowej i detekcji promieniowania gamma. W badaniach nad tą tematyką współpracuje m.in. z fizykami z Politechniki w Akwizgranie (RWTH Aachen), Ośrodek Terapii Wiązkami Jonów w Heidelbergu (HIT), Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie i Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.

Akceleratory, detektory i… zdrowie. O mariażu fizyki jądrowej z medycyną.

Początek XX wieku przyniósł odkrycie jądra atomowego przez Ernesta Rutherforda i lawinowy rozwój nowej dziedziny fizyki – fizyki jądrowej, który trwa do dziś. Dziedzina ta sukcesywnie wypracowywała swoje narzędzia: detektory do rejestracji cząstek promieniowania, reaktory jądrowe czy akceleratory, służące do przyspieszania cząstek, aby móc zderzać je z innymi i badać produkty zachodzących reakcji jądrowych. Obok badań podstawowych, czyli poszukujących odpowiedzi na pytania o naturę rzeczy, rozwijały się też badania aplikacyjne, czerpiące w znacznej mierze ze zdobyczy tych pierwszych. W wykładzie opowiadam o tej synergii i jej owocach, m.in. radioterapii konwencjonalnej i protonowej, radiofarmaceutykach i tomografii PET. Odpowiadam też na pytanie: czy fizyka jądrowa jest passé, czy może ma coś jeszcze do zaoferowania?