Laureci Nagród Naukowych Wydziału III Nauk Ścisłych i Nauk o Ziemi PAN

 wydziałIII

Od lewej: Prof. Roman Micnas Dziekan Wydziału III PAN, Prof. Stanisław Massel, Prof. Paweł Rowiński Wiceprezes PAN, Dr Tomasz Sowiński (laureat nagrody naukowej im. Stefana Pieńkowskiego), Prof. dr hab. inż. Władysław Dąbrowski (laureat nagrody naukowej im. Marii Skłodowskiej-Curie), Prof. Janusz Jurczak, Dr hab. Witold Bednorz (laureat nagrody naukowej im. Wacława Sierpińskiego), Prof. Jerzy Duszyński Prezes PAN.

Laureat Nagrody naukowej im. Marii Skłodowskiej Curie (fizyka) – Prof. dr hab. inż. Władysław Dąbrowski

Nagrodzone prace W. Dąbrowskiego odzwierciedlają interdyscyplinarny charakter jego działalności naukowej obejmującej eksperymentalną fizykę cząstek elementarnych, neurobiologię, rozwój pozycjo-czułych detektorów promieniowania rentgenowskiego i nowej techniki obrazowania do badań dzieł sztuki z wykorzystaniem promieniowania rentgenowskiego. Opracowania W. Dąbrowskiego w dziedzinie detektorów promieniowania otworzyły istotnie nowe możliwości eksperymentalne w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych i przyczyniły się do odkrycia bozonu Higgsa w eksperymencie ATLAS przy akceleratorze LHC. Technika elektrycznej stymulacji i rejestracji odpowiedzi z komórek nerwowych pozwoliła na rozpoznanie mechanizmów kodowania i przetwarzania informacji w siatkówce oka oraz na opracowanie neurobiologicznych podstaw elektronicznej protezy siatkówki. Wspólnym mianownikiem tych prac jest rozwój nowych metod i technik eksperymentalnych, które nie mogą być zrealizowane przy użyciu komercyjnie dostępnej aparatury naukowej. Dzięki temu jego opracowania są przełomowe, otwierają nowe perspektywy badawcze we wspomnianych powyżej dziedzinach nauki i są stosowane w wielu laboratoriach na świecie. Istotnym obszarem działalności naukowej W. Dąbrowskiego są również prace badawczo-rozwojowe nad zastosowaniem technologii opracowanych na potrzeby fizyki cząstek i neurobiologii w innych dziedzinach, m.in. dyfraktometrii rentgenowskiej i badaniach obiektów dziedzictwa kulturowego.

Laureat Nagrody naukowej im. Włodzimierza Kołosa (chemia) dr Dawid Pinkowicz
Cykl publikacji przedstawionych do nagrody skupia się na racjonalnym projektowaniu i syntezie nowych wielofunkcyjnych magnetycznych materiałów molekularnych, a tematem przewodnim są zależności magneto-strukturalne w opisywanych związkach. Wielofunkcyjność (lub inaczej: multifunkcjonalność) to niezmiernie pożądana cecha materiałów. W dziedzinie materiałów molekularnych, multifunkcjonalność polega na skumulowaniu wielu właściwości fizycznych i chemicznych w ramach pojedynczego związku chemicznego. W rezultacie materiał wielofunkcyjny może odpowiadać jednocześnie na wiele bodźców z otoczenia w postaci: temperatury, ciśnienia, pola elektrycznego i magnetycznego, promieniowania elektromagnetycznego, obecności cząsteczek gościa. W zależności od właściwości i zależności pomiędzy tymi właściwościami, możliwe jest użycie molekularnych materiałów wielofunkcyjnych do konstrukcji multimodalnych urządzeń molekularnych typu sensorów i przełączników magnetycznych. Z tego względu projektowanie i synteza nowych materiałów multifunkcjonalnych oraz badanie zależności między ich właściwościami i strukturą stanowi kluczowy punkt, który w przyszłości zadecyduje o możliwości ich zastosowania.

Nagroda naukowa im. Stefana Pieńkowskiego (fizyka z astronomią) dr Tomasz Sowiński
Cykl publikacji dotyczących rozszerzonych modeli typu Hubbarda opisujących ultrazimne gazy atomowe umieszczone w tzw. sieciach optycznych. Metody doświadczalne współczesnej inżynierii kwantowej są na tyle precyzyjne, że pozwalają przetrzymywać, kontrolować i manipulować układami ultrazimnych gazów umieszczonych w tzw. sieciach optycznych – specjalnie wytwarzanych wiązek światła laserowego tworzących periodyczny potencjał o dowolnym niemalże kształcie. Tym samym sieć optyczna jest nie tylko doskonałym narzędziem optyki kwantowej, ale staje się również areną dla podstawowych badań nad zjawiskami zachodzącymi w układach kwantowych silnie skorelowanych wielu ciał, z którymi fizyka ciała stałego zmaga się od wielu dziesięcioleci. Jest to bezpośrednio związane z faktem, że w odróżnieniu od sieci krystalicznej ciała stałego, w przypadku sieci optycznej można doświadczalnie kontrolować i zmieniać rożne jej parametry takie jak głębokość i kształt sieci, a także siłę i zasięg oddziaływań pomiędzy umieszczonymi w niej atomami. Warto dodać, że precyzja dzisiejszych doświadczeń pozwala na przygotowanie eksperymentu w taki sposób, aby cały układ stał się niemalże idealną realizacją zadanego (dawniej czysto teoretycznego) modelu typu Hubbarda. Powyższa obserwacja ma fundamentalne znaczenie poznawcze gdyż pokazuje, że układy ultrazimnych gazów umieszczonych w sieciach optycznych mogą pełnić funkcję symulatorów kwantowych – „programowalnych” układów doświadczalnych realizujących zadane modele teoretyczne silnie skorelowanych układów wielu ciał, które wcześniej uznawane były jedynie za modele-zabawki. Od tego czasu trwa nieustanny wyścig w teoretycznym formułowaniu możliwych rozszerzeń standardowego modelu Hubbarda i pomysłów ich doświadczalnego symulowania w układach ultrazimnych gazów. Nagrodzony cykl publikacji dra Sowińskiego wpisuje się właśnie w ten kontekst. Nagrodzony cykl składa się z 11 publikacji opublikowanych m.in. w Physical Review Letters i Physical Review A. Ostatnia z prac to wieloautorski artykuł przeglądowy opublikowany w Reports on Progress in Physics, który jest pracą wielowątkowa i pokrywającą niemal wszystkie aspekty zagadnienia – od najprostszych rozszerzeń́ standardowego modelu Bose-Hubbarda, przez modele uwzgledniające wpływ wyższych pasm sieci optycznej i modele uwzględniające dynamikę̨ spinu, aż̇ po modele fermionowe z dalekozasięgowym oddziaływaniem.

Laureat Nagrody Naukowej im. Wacława Sierpińskiego (matematyka) – dr hab. Witold Bednorz
Do najprostszych konstrukcji losowych niezwykle przydatnych daleko poza teorią prawdopodobieństwa należy ciąg niezależnych znaków losowych (ε_i )_(i≥1). Najłatwiej wyobrazić sobie tę konstrukcję myśląc o wielokrotnym rzucie prawidłową monetą i wiążąc odpowiednio wypadnięcie orła z wartością +1, a reszki z wartością -1. Oznacza to, że losowy znak może przyjąć wartość +1 lub -1 z prawdopodobieństwem ½. Badanie zachowania ciągu niezależnych znaków losowych szybko prowadzi do pojęcia procesu kanonicznego. Bardzo znanym w analizie zjawiskiem jest to, że szereg liczb rzeczywistych ∑_(i≥1)▒t_i  może być rozbieżny, podczas gdy szereg ∑_(i≥1)▒t_i  ε_i jest zbieżny dla prawie wszystkich losowych realizacji ciągu (ε_i )_(i≥1), wystarczy tylko, aby ∑_(i≥1)▒〖t_i^2<∞〗. W związku z tym dobrze określoną zmienną losową jest X_t=∑_(i≥1)▒t_i  ε_i dla każdego ciągu 〖t=(t_i )〗_(i≥1) takiego, że ∑_(i≥1)▒〖t_i^2<∞〗  to znaczy, gdy ciąg t jest elementem ciągowej przestrzeni Hilberta. Aby w pełni zbadać informację ukrytą w konstrukcji niezależnych znaków losowych należy rozważyć proces kanoniczny to znaczy dla dowolnego podzbioru T przestrzeni Hilberta rodzinę zmiennych losowych X_t. Podstawowym pytaniem tej teorii jest geometryczna charakteryzacja, dla jakich podzbiorów T rodzina X_t,t∈T jest dobrze określona w znaczeniu, że trajektorie T∋t→X_t dla prawie wszystkich losowych realizacji ciągu (ε_i )_(i≥1)są funkcjami ograniczonymi. Pozwala to odróżnić przypadki, w których proces kanoniczny może opisywać coś ciekawego od sytuacji, gdzie będziemy na prawie wszystkich trajektoriach otrzymywać nieskończoność. Opisywana praca dotyczy geometrycznej charakteryzacji zbiorów T dla których trajektorie procesu znaków losowych (procesu Bernoulliego) są prawie zawsze ograniczone. Okazuje się, że taką charakteryzację należy budować z dwóch elementów: szacowania gaussowskiego czyli istniejącej od lat osiemdziesiątych analogicznej geometrycznej charakteryzacji ograniczoności dla procesów Gaussowskich oraz szacowania w normie supremum, gdzie korzysta się z prostej obserwacji, że  |∑_(i≥1)▒t_i  ε_i |≤∑_(i≥1)▒|t_i |  dla każdego t∈T. Rozstrzygnięta pozytywnie w pracy hipoteza Bernoulliego którą jeszcze w latach osiemdziesiątych postawił prof. Michela Talagranda głosi, że każdy zbiór T można nakryć sumą podzbiorów T_1 i T_2 przestrzeni Hilberta, gdzie dla odpowiednio dobranej stałej M związanej z procesem Bernoulliego zachodzi ∑_(i≥1)▒|t_i | ≤M dla każdego punktu t∈T_1, a z drugiej strony γ_2 (T_2 )≤M , gdzie γ_2 (T_2 ) jest parametrem opisującym ograniczoność kanonicznego procesu Gaussowskiego na T_2. Za pozytywne rozwiązanie tego problemu prof. M. Talagrand wyznaczył nagrodę $ 5000, którą udało nam się wspólnie z Rafałem Latałą otrzymać. Praca została opublikowana w Annals of Mathematics w 2014 roku.

Nagroda Naukowa im. Maurycego Piusa Rudzkiego (nauki o Ziemi) – dr Beata Szymczycha
Cykl publikacji opisujący dopływ wód podziemnych do środowiska morskiego jest obecnie postrzegany, jako istotny szlak wymiany masy pomiędzy lądem i oceanem. Do tej pory w Morzu Bałtyckim zidentyfikowano jedynie niektóre miejsca dopływu wód podziemnych.
Wskazane do nagrody naukowej prace, jako pierwsze opisują znaczenie dopływu wód podziemnych, jako źródła substancji chemicznych dla Zatoki Puckiej, ale również Morza Bałtyckiego.  Oszacowano, że, wody podziemne wnoszą znaczne ładunki fosforu do Zatoki Puckiej i Morza Bałtyckiego w porównaniu z innymi źródłami, w tym z wodami z rzek, natomiast nie są istotnym źródłem rtęci, wręcz przeciwnie, rozcieńczają jej stężenia w środowisku morskim. W przypadku węgla wody podziemne stanowią około 10% ładunku rozpuszczonego węgla dostarczanego z rzekami i zmieniają statut Morza Bałtyckiego z lekko heterotroficznego na silnie heterotroficzne. Wyznaczone ładunki substancji chemicznych dostarczane do Morza Bałtyckiego wraz z wodami podziemnymi mogą być wykorzystane podczas opracowywania budżetów substancji chemicznych dla Zatoki Puckiej i Morza Bałtyckiego oraz konstruowaniu modeli obiegu tych substancji w środowisku morskim.