Loading

Spektroskopia, optyczne zegary atomowe i ciemna materia Roman Ciuryło (Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu)

Spektroskopia jest bezcennym źródłem poznania kwantowej natury materii w skali mikro oraz rozszerzającego się wszechświata w skali makro.

Polscy fizycy wnieśli istotny wkład w badania spektroskopowe. Te dokonania stały się świetną podstawą dla rozwoju spektroskopii wysokiej zdolności rozdzielczej atomów i cząsteczek.

Na przełomie tysiącleci działalność doświadczalna została wsparta instytucjonalnie utworzeniem Krajowego Laboratorium FAMO w Toruniu.

Zaowocowało to między innymi laboratoryjnymi testami elektrodynamiki kwantowej w cząsteczkach¹ oraz zbudowaniem pierwszego Polskiego Optycznego Zegara Atomowego².

Idea wykorzystania optycznego zegara atomowego w poszukiwaniach ciemnej materii. Ciemna materia hipotetycznie wpływa na zmianę stałej struktury subtelnej α=e²/(4πϵ₀ħc) ≈1/137, a w konsekwencji na porównanie częstości przejść atomowych ω~α² i rezonansów wnęk optycznych ω~α, co może być wykryte doświadczalnie zgodnie z propozycją z pracy P. Wcisło i in.³.

Ten najdokładniejszy w naszym kraju przyrząd pomiarowy został wykorzystany do poszukiwania ciemnej materii w ramach globalnego obserwatorium złożonego z sieci optycznych zegarów atomowych z Ameryki Północnej, Azji i Europy⁴.

Kolejnym krokiem w rozwoju ultradokładnych metod spektroskopowych będzie zapewne konstrukcja optycznych zegarów molekularnych⁵. Dadzą one możliwość poszukiwania nowych oddziaływań wychodzących poza Model Standardowy takich jak nienewtonowska grawitacja czy tak zwana piąta siła.

1. M. Zaborowski et al., Opt. Lett. 45, 1603 (2020); P. Czachorowski et al., Phys. Rev. A 98, 052506 (2018); 2. P. Morzyński et al., Sci. Rep. 5, 17495 (2015); 3. P. Wcisło et al., Nat. Astron. 1, 0009 (2016); 4. P. Wcisło et al., Sci. Adv. 4, eaau4869 (2018); 5. M. Borkowski, Phys. Rev. Lett. 120, 083202 (2018)

Roman Ciuryło otrzymał stopień doktora na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu (UMK).

Odbył staże podoktorskie na University of Toronto w Kanadzie oraz w National Institute of Standards and Technology w USA. Był dyrektorem Krajowego Laboratorium FAMO w Toruniu i ekspertem Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Obecnie jest profesorem na UMK i kierownikiem Katedry Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej.

Jego główne zainteresowania naukowe obejmują teoretyczne i eksperymentalne badania atomowych i molekularnych rezonansów optycznych zarówno w warunkach atmosferycznych, jak i ultrazimnych, a także ich zastosowania w badaniach fundamentów fizyki.

17 października 2020 r. godz. 9:30,

Audytorium Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego,

Credits:

Photos provided by Roman Ciuryło, Anna Bielawiec-Osińska, UMK