49. Zjazd Fizyków Polskich, Katowice 2025

5 Sept 2025, 08:00 → 11 Sept 2025, 18:00 UTC

Wydział Humanistyczny, Uniwersytet Śląski w Katowicach

==English version below==

49 Zjazd Fizyków Polskich 2025 będzie gościć w Katowicach. Konferencja odbędzie się w dniach od piątku 5 września do czwartku 11 września 2025 włącznie. Organizatorami są Polskie Towarzystwo Fizyczne oraz Uniwersytet Śląski w Katowicach.   
 

- 5 września - przyjazdy i rejestracja      
- Poranna uroczysta sesja 6 września odbędzie się w Filharmonii Śląskiej z udziałem gościa honorowego - laureatki Nagrody Nobla w 2023 roku, prof. Anne L'Huillier.       
- Weekend 6-7 września główna tematyka - dydaktyka, działalność młodych naukowców, duże eksperymenty, konkurs na wystąpienie i poster dla studentów InnoFusion 2025 

- 8-11 września - sesje tematyczne, sesje dla młodych naukowców      
- TBA - 2 sesje wyjazdowe w Planetarium - Śląskim Parku Nauki. 

 

==English version==   

The 49th Congress of Polish Physicists is organised in 2025 in Katowice. The conference will be held from Friday, 5th September, to Thursday, 11th September 2025. The organisers are the Polish Physical Society and the University of Silesia in Katowice. 

- 5th September - arrivals and registration   
- the opening ceremony takes place during the morning session on Saturday, 6th September, in the Silesian Philharmonic building. The guest of honour of the conference, prof. Anne L'Huillier, who won the Nobel Prize in Physics 2023, will give a special lecture.     
- the main topics covered during the weekend of 6th-7th September 2025 are physics teaching, the coverage of physical topics in mass media, the propagation of research results in popular form, the achievements of young scientists and the biggest physics centres in the world, the InnoFusion 2025 students' competition. 

 
- from 8th September on - topical sessions, young scientists' sessions   
- the date TBA - 2 sessions outside of the main venue in  the Planetarium - Silesian Science Park.

 

Projekt ">>Na pograniczu<< - nauka, muzyka, gospodarka" dofinansowany ze środków budżetu państwa, przyznanych przez Ministra Nauki w ramach Programu Społeczna odpowiedzialność nauki II.      
(POPUL/SP/0532/2024/02, kwota dofinansowania 67 000 zł)

Projekt "Od Atomów do Społeczności: ogólnokrajowy konkurs dla studentów na najlepsze wystąpienie i poster z zakresu wykorzystania fizyki w różnych dyscyplinach naukowych - InnoFusion" został dofinansowany przez Górnośląsko-Zagłębiowską Metropolię w ramach Programu "Metropolitalny Fundusz Wspierania Nauki".    
(RW/07/2025, kwota dofinansowania 31 320 zł, wkład własny 3 480 zł) 

templateZFP2025_Office.tar.gz

templateZFP2025_XeTeX.tar.gz

Friday, 5 September

17:00 → 20:00 Początek rejestracji

Saturday, 6 September

09:00 → 12:40 Uroczysta sesja w Filharmonii

09:00 → 18:00 Wystawa sponsorów i prezentacja ofert studiów dla szkół i studentów

14:20 → 18:00 Plakaty dydaktyczne

16:00 → 16:40 Wykład popularnonaukowy (prof. Andrzej Dragan)

17:00 → 19:00 Sesja dydaktyczna/naukowa I

17:00 → 19:00 Sesja dydaktyczna/naukowa II

17:00 → 19:00 Sesja dydaktyczna/naukowa III

19:00 → 19:40 Dydaktyczna sesja plakatowa

Sunday, 7 September

09:00 → 11:00 Astrofizyka

09:00 Soczewkowanie grawitacyjne w badaniu fundamentalnych własności natury / Gravitational lensing as a tool for studying fundamental properties of nature

Speaker: Dr Aleksandra Piórkowska-Kurpas (Uniwersytet Śląski w Katowicach / University of Silesia in Katowice)

abstract.pdf

09:20 Search for dark matter with the DarkSide-20k detector

The nature of dark matter remains unknown, and its origin is currently one of the most important questions in physics. One of the most promising technologies to directly observe interactions of Weakly Interactive Massive Particles (WIMPs), a dark matter candidate, with ordinary matter is based on the use of a large mass of liquid argon as a target.

A general overview and status of the DarkSide-20k detector, now under construction in the Gran Sasso National Laboratory (LNGS) in Italy, will be presented in a broader context of the Global Argon Dark Matter Collaboration physics programme. DarkSide-20k aims to directly detect dark matter by observing weakly interacting massive particles (WIMPs) scattering off the nuclei in 20 tonnes of low radioactivity liquid argon in the dual-phase time projection chamber (TPC).

Special emphasis will be given to the Polish contributions to the project:

• Cryogenic testing of the veto silicon photomultiplier modules

• The light collection scheme for the veto detector, consisting of approx. 200 square meters of a novel polymeric wavelength shifting reflector film, based on polyethylene naphthalate

• Precise screening for traces of natural radioactivity in construction materials as a method to minimize the DarkSide-20k detector background.

Speaker: Marcin Kuźniak (AstroCeNT / CAMK PAN)

09:40 Pb-210 and Po-210 as a background source in the DarkSide Experiment

The quest of the existence of dark matter is one of the most exciting topics in modern particle physics and astrophysics. The DarkSide experiment has been designed to search for direct interactions of the cold dark matter particles using argon depleted in Ar-39. This special gas is sourced from an underground reservoir of carbon dioxide. Due to expected extremely low signal different techniques have been implemented to minimize the background. Currently the DarkSide-20k (DS-20k) detector is under construction in the underground laboratory at Gran Sasso (LNGS) in Italy.
One of the most important background sources in dark matter searches are neutrons, especially those produced in the (alpha, n) reactions. This is because signals generated by neutrons are indistinguishable from those expected from dark matter particles. Alpha particles can be produced for example by 210Po, a daughter of the long-lived 210Pb (T1/2 = 22.3 years), which can be present in the detector materials (belongs to the U-238 chain). Techniques developed to detect Pb/Po-210 at very low concentrations will be presented. They allow for proper analysis and selection of various materials to be used in the experiment. It has been also shown that Po may diffuse metals from the bulk towards the surface. This effect can cause underestimation of the neutron background at material interfaces (for example: copper – Teflon, copper - argon). This „new type” of background may be important not only for DarkSide but also for other experiment searching for direct dark matter interactions. A method and tools developed to study Po diffusion in various metals will discussed.

Speaker: Milena Czubak (Jagiellonian University)

10:00 LEGEND - a next generation experiment for searches of neutrino-less double beta decay

The LEGEND experiment has been designed to search for neutrinoless double-beta decay (0vbb) in Ge-76. Its discovery would have profound implications for neutrino physics and cosmology providing unambiguous evidence for the Majorana nature of neutrinos, lepton number non-conservation and the absolute neutrino mass scale. The LEGEND-1000 detector represents the ton-scale phase of the LEGEND program, following the current intermediate stage called LEGEND-200 and currently carried out at LNGS in Italy. The LEGEND-200 (L-200) first results are based on 61 kgxyr of exposure. Data from GERDA and the Majorana Demonstrator were combined with L-200 for a joint analysis, yielding a 90% CL sensitivity of 2.8x10^26 yr and setting a new lower limit of >1.9x10^26 yr, for the half-life of 0vbb. Assuming the decay mechanism is mediated by the exchange of a light Majorana neutrino, this half-life limit corresponds to an upper limit on the effective Majorana mass of mbb <75-200 meV.

The LEGEND-1000 will be based on p-type, inverted-coaxial, point-contact germanium detectors enriched in Ge-76 up to about 90 %. The detectors will be operated in an active shield based on underground argon (argon extracted from an underground source, depleted in Ar-39 and Ar-42). This approach proved to guarantee the lowest background levels and the best energy resolution at the decay Q value. The anticipated quasi background-free operation will allow for 0vbb decay in Ge-76 at a half-life beyond 10^28 yr and a discovery sensitivity spanning the inverted-ordering neutrino mass scale.

The LEGEND-1000 Collaboration is successfully seeking funding from US and European agencies. The construction of the detector in Hall C of the underground laboratory of LNGS in Italy should start in 2026 and will take about 8 years. Start of data taking is foreseen for 2029.

Speaker: Grzegorz Zuzel (Jagiellonian University)

10:20 The analysis of a rare deep extensive air shower using Top-Down reconstruction chain

The Top-Down reconstruction chain is a Monte Carlo simulation framework designed to reconstruct extensive air showers while addressing the observed muon discrepancy—the excess of muons in data compared to simulations. We apply this method to a rare event detected by the Pierre Auger Observatory, notable for its exceptionally large depth of shower maximum. This rare event may even suggest exotic physics. To analyze its probability of being a hadron or photon, we try to reconstruct it using the Top-Down chain. The analysis has shown the need for modifications of the procedure: increasing the number of simulations, introducing additional quality cuts, and others. We present the reconstructed event that best matches the observations and analyze the top matches to quantify the muon discrepancy. Finally, we assess the likelihood of the primary particle being a hadron or photon.

Speaker: Ms Megha Mogarkar (Institute of Nuclear Physics (IFJ PAN))

abstract.odt

10:40 Status and recent results from the DEAP-3600 Experiment

The true nature of dark matter remains a mystery, and uncovering its origin in the Universe is one of the foremost challenges in physics. Direct detection efforts focus on searching for interactions between weakly interacting massive particles (WIMP), one of favored dark matter candidates, and ordinary matter. Experiments are located in deep underground laboratories, where cosmic ray backgrounds are minimized. Among the most promising detection methods is the use of a substantial volume of liquid argon as a target material.
In this talk, I will present the design and operational status of the liquid argon single-phase DEAP-3600 Experiment, which has been taking data 2 km underground at SNOLAB, (Sudbury, Canada) since 2016. Further on, I will talk about recent results, including an overview of the WIMP search, the direct measurement of the Ar-39 half-life and the first observation of neutrino absorption on argon.

Speaker: Michal Olszewski (CAMK)

09:00 → 11:00 Infrastruktura badawcza

09:00 Europejska infrastruktura badawcza Extreme Light Infrastructure - ELI ERIC

Europejska infrastruktura badawcza Extreme Light Infrastructure – ELI ERIC składa się z trzech ośrodków badawczych: ELI ALPS (Attosecond Light Pulse Source), zlokalizowanego w Szeged na Węgrzech, ELI Beamlines, znajdującego się w miejscowości Dolni Brezany w Czechach oraz ELI NP (Nuclear Physics), zbudowanego w miejscowości Magurele w Rumunii. W ośrodkach tych znajdują się unikalne na świecie systemy impulsowych laserów wielkiej mocy, przeznaczone do prowadzenia badań naukowych w różnych dziedzinach nauki i techniki. Badania te dotyczą oddziaływania z materią impulsów laserowych o ekstremalnych parametrach, czasie trwania oraz intensywności impulsów promieniowania, jak również zastosowania wtórnego promieniowania elektromagnetycznego i cząstek naładowanych o wysokiej energii, wytwarzanych tymi impulsami.
Programy badawcze poszczególnych ośrodków ELI obejmują bardzo szeroki zakres dziedzin i dyscyplin naukowych. W ośrodku ELI-ALPS prowadzone są prace dotyczące wytwarzania laserami ultrakrótkich impulsów promieniowania o czasie trwania w zakresie attosekundowym i ich zastosowania w badaniach dynamiki ultraszybkich procesów zachodzących w atomach, molekułach, plazmie i ciałach stałych. Planowane są w nim także badania w zakresie biologii i medycyny z zastosowaniem wiązek wysokoenergetycznych protonów przyspieszanych laserami. Program badawczy ośrodka ELI-Beamlines dotyczy wytwarzania laserem impulsów promieniowania elektromagnetycznego w szerokim zakresie widmowym, od nadfioletu próżniowego do twardego promieniowania rentgenowskiego oraz strumieni wysokoenergetycznych cząstek naładowanych i ich zastosowania w badaniach w obszarze fizyki ciała stałego, optyki atomowej i molekularnej, chemii, biologii i inżynierii biomedycznej i medycyny. Ponadto planowane są badania oddziaływania impulsów laserowych z materią przy ultra wysokich intensywnościach promieniowania powyżej 1023 Wcm-2, umożliwiające prowadzenie eksperymentów w obszarze elektrodynamiki kwantowej. Badania prowadzone w ośrodku ELI-NP dotyczą głównie zastosowania impulsowych laserów wielkiej mocy w fizyce jądrowej. Obecnie w tym ośrodku znajduje się system laserowy wytwarzający impulsy promieniowania o największej na świecie intensywności, a w przyszłości najważniejszym urządzeniem badawczym będzie unikalne źródło impulsów promieniowania γ oparte na rozpraszaniu Comptona wiązki laserowej na wysokoenergetycznych elektronach.
W referacie zaprezentowana będzie organizacja infrastruktury ELI ERIC oraz warunki z jej korzystania przez użytkowników zewnętrznych. Następnie, podana zostanie krótka charakterystyka systemów laserowych oraz aparatury badawczej dostępnej w ośrodkach ELI. Przedstawiona będzie także działalność krajowego konsorcjum ELI – Polska, skupiającego uczelnie i instytuty naukowe zainteresowane infrastrukturą ELI ERIC, mająca na celu jej popularyzację w środowisku naukowym w Polsce oraz zwiększenie udziału polskich naukowców wśród użytkowników tej unikalnej na świecie infrastruktury badawczej.

Speaker: Henryk Fiedorowicz (Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa)

09:30 Perspektywy badań fizyki jądrowej z wykorzystaniem wielkich europejskich infrastruktur badawczych- FAIR i SPIRAL2

Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) w Darmstadt w Niemczech oraz Système de Production d’Ions Radioactifs en Ligne de 2e Génération (SPIRAL2) w GANIL w Caen we Francji należą do europejskich strategicznych infrastruktur badawczych i są największymi ośrodkami akceleratorowymi budowanymi obecnie na naszym kontynencie z udziałem polskich naukowców i inżynierów. Obydwie instalacje będą dysponować niespotykanymi nigdzie indziej wiązkami ciężkich jonów, które umożliwią interdyscyplinarne, innowacyjne badania: od struktury egzotycznych jąder atomowych, astrofizyki jądrowej i własności ekstremalnych stanów materii jądrowej po fizykę atomową, naświetlanie materiałów i zastosowania w radiobiologii i medycynie.
Motywem przewodnim wykładu będzie przedstawienie zaangażowania polskich fizyków jądrowych w wyposażenie stanowisk eksperymentalnych FAIR i SPIRAL2 jak i w planowane z ich użyciem programy badawcze. W szczególności, omówione zostaną możliwości wykorzystania wtórnych wiązek radioaktywnych jonów do wytwarzania krótkożyciowych nuklidów, oddalonych od ścieżki stabilności beta i badania nietypowych własności tych egzotycznych jąder.

Speaker: Prof. Piotr Bednarczyk (IFJ PAN)

10:30 Polskie infrastruktury fizyki jądrowej (SLCJ, CCB, VA Theo4Exp)

Rozwój fizyki jądrowej w Polsce opiera się na komplementarnych ośrodkach badawczych, umożliwiających prowadzenie badań eksperymentalnych i teoretycznych na światowym poziomie. W wystąpieniu przedstawione zostaną trzy kluczowe ośrodki i inicjatywy: Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów (SLCJ) w Warszawie, Centrum Cyklotronowe Bronowice (CCB przy IFJ PAN) w Krakowie oraz Wirtualna Platforma obliczeniowa Theo4Exp – mająca na celu udostępnianie wyników narzędzi i obliczeń teoretycznych dla eksperymentalnej fizyki jądrowej.

Omówione zostaną możliwości badawcze akceleratorów i detektorów dostępnych w SLCJ i CCB, aktualne programy badawcze, a także perspektywy ich rozwoju w kontekście współpracy krajowej i międzynarodowej. Szczególna uwaga poświęcona zostanie roli VA Theo4Exp jako forum wspierającego integrację wiedzy, edukację młodych naukowców oraz jako narzędzie wspierające planowanie projektów badawczych. Prezentacja będzie również okazją do dyskusji nad przyszłością polskich infrastruktur jądrowych w świetle europejskich inicjatyw i map drogowych.

Speaker: Michał Ciemała (IFJ PAN)

09:00 → 18:40 Prezentacje doktorantów i kół studenckich; Sympozjum satelitarne

09:00 → 11:00 Sesja dydaktyczna/naukowa IV

09:00 → 18:40 Wystawa sponsorów i prezentacja ofert studiów dla szkół i studentów

11:00 → 11:20 Przerwa

11:20 → 12:40 Wykłady plenarne

12:40 → 14:20 Przerwa obiadowa

14:20 → 16:00 Prezentacja - sponsorzy

14:20 → 18:20 Sesja dydaktyczna/naukowa V

16:00 → 18:00 Infrastruktura badawcza

17:00 Research opportunities at SOLARIS synchrotron

The SOLARIS synchrotron in Krakow is a third-generation light source operating at 1.5 GeV electron energy. The first synchrotron light from SOLARIS was observed in 2016, while the first user experiments were performed in 2018 using soft X-ray absorption spectroscopy and angle resolved photoelectron spectroscopy beamlines. Since, SOLARIS is expanding its activities, developing new end-stations and providing complementary infrastructure such as cryo-electron microscopes [1]. The experimental techniques offered by SOLARIS, the only synchrotron in Central-Eastern Europe, can well complement the outcomes of Mossbauer spectroscopy and hyperfine methods in basic and applied interdisciplinary research projects.
It should be emphasized that access to the research infrastructure at SOLARIS is free of charge and provided based on the assessment of the beamtime applications by the international review panel. Financial support to user visits is provided through EU projects NEPHEWS, ReMade@ARI, and RIANA as well as CERIC-ERIC consortium.

Acknowledgments
We acknowledge the entire team of SOLARIS Centre and the supporting research groups. SOLARIS operation is financed by Polish Ministry and Higher Education project: “Support for research and development with the use of research infrastructure of the National Synchrotron Radiation Centre SOLARIS” under contract nr 1/SOL/2021/2.
[1] J. Szlachetko, J. Szade M. Stankiewicz, et al., Eur. Phys. J. Plus 138 (2023) 10.

Speaker: Jakub Szlachetko (SOLARIS National Synchrotron Radiation Facility, Jagiellonian University)

17:30 Europejskie Centrum Promieniowania Synchrotronowego

Europejskie Centrum Promieniowania Synchrotronowego (European Synchrotron Radiation Facility - ESRF) jest międzynarodową infrastrukturą badawczą zlokalizowaną w Grenoble we Francji, po raz pierwszy udostępnioną użytkownikom w 1994 roku. Laboratorium zostało wybudowane, jest utrzymywane oraz modernizowane dzięki współpracy krajów tworzących Konsorcjum ESRF. Obecnie w skład Konsorcjum wchodzi 19 krajów: Francja, Niemcy, Włochy, Wielka Brytania, Rosja, Hiszpania, Szwajcaria, Konsorcjum BENESYNC składające się z Belgii i Holandii, Konsorcjum NORDSYNC składające się z Danii, Finlandii, Norwegii i Szwecji oraz kraje stowarzyszone (wkład do budżetu poniżej 4%) czyli Austria, Izrael, Polska, Portugalia, Czechy oraz Republika Południowej Afryki.

ESRF oferuje użytkownikom czas pomiarowy na 46 liniach badawczych, które zostały podzielone na 6 grup tematycznych: „Structural biology”, „Structure of materials”, „Electronic structure, magnetism & dynamics”, „Matter at extremes”, „Complex systems & biomedical sciences” oraz “X-ray nanoprobe”. Oferowane techniki obejmują m.in.: dyfrakcję, rozpraszanie, obrazowanie, spektroskopię absorpcyjną i emisyjną, krystalografię molekularną, spektroskopię UV-VIS, dichroizm magnetyczny.

Czas pomiarowy w ESRF przeznaczony jest przede wszystkim dla naukowców z krajów wnoszących wkład do budżetu ESRF. Projekty indywidualne zbierane są dwa razy w roku, do 1 marca oraz do 10 września i oceniane przez Naukowe Komitety Recenzujące na podstawie ich wartości naukowej. Ostateczna decyzja o wyborze projektów do realizacji zależy od technicznych możliwości wykonania projektu oraz uwzględnia wykorzystania przez dany kraj należnego czasu badawczego.

Dostęp do wiązki polskim naukowcom zapewnia grant Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego pt. "Polski wkład do Europejskiego Centrum Promieniowania Synchrotronowego" (UMOWA Nr 2021/WK/11), który finansuje 1% wkładu do ESRF. Oferuje on również dofinansowanie uczestnictwa w konferencjach dla naukowców z polską afiliacją prezentujących wyniki badań przeprowadzonych w ESRF. Regulamin dofinansowania zamieszczony jest na stronie projektu: http://www.ifpan.edu.pl/esrf/.

Speaker: Anna Wolska (Instytut Fizyki PAN)

16:00 → 18:00 Optyka kwantowa

18:00 → 19:40 Planetarium dla nauczycieli

Monday, 8 September

09:00 → 17:00 Prezentacje doktorantów i kół studenckich; Sympozjum satelitarne

09:00 → 11:00 Sesja plenarna

09:00 → 17:00 Wystawa sponsorów i prezentacja ofert studiów dla szkół i studentów

11:00 → 11:20 Przerwa

11:20 → 12:40 Dydaktyka

11:20 → 12:40 Fizyka jądrowa

11:20 Badanie wzbudzeń kolektywnych w CCB IFJ PAN.

Wraz z uruchomieniem wiązki protonów w CCB, służącej do terapii hadronowej, pojawiła się możliwość prowadzenia w IFJ eksperymentów fizyki jądrowej z wykorzystaniem reakcji nieelastycznego rozpraszania protonów. W tym celu zostało zbudowane stanowisko pomiarowe wyposażone w układy detektorów służących do rejestracji rozproszonych protonów wiązki, a także kwantów gamma i cząstek naładowanych emitowanych w wyniku rozpadu stanów wzbudzonych jąder atomowych.
Z wykorzystaniem tego stanowiska prowadzone są badania rozpadów wzbudzeń kolektywnych jąder atomowych takich, jak gigantyczne i pigmejskie rezonanse. Podczas wystąpienia zostanie przedstawiona metoda pomiaru oraz najciekawsze wyniki, do których należą pomiar rozpadu $\gamma$ gigantycznego rezonansu kwadrupolowego w jądrze $^{208}$Pb oraz pigmejskich rezonansów dipolowych w izotopach $^{58,62,64}$Ni.

Speaker: Maria Kmiecik (IFJ PAN)

11:40 Eksperymentalna fizyka jądrowa z wykorzystaniem wiązek ciężkich jonów z Warszawskiego Cyklotronu

Od ponad 30 lat Warszawski Cyklotron dostarcza wiązek ciężkich jonów do eksperymentów fizyki jądrowej. Pomiary prowadzone w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów w Uniwersytecie Warszawskich pozwalają miedzynarodowym zespołom badawczym badać strukturę jąder atomowych. Zjawiska takie jak koegzystencja kształtów i spontaniczne łamanie jądrowej symetrii chiralnej badane są narzędziami spektroskopii gamma o wysokiej rozdzielczości. Wpływ struktury na mechanizm reakcji jądrowej jest szczegółowo studiowany w procesach wywołanych lekkimi pociskami z początku tablicy izotopów.

Badania podstawowe z fizyki jądrowej, dominujące w aktywności naukowej SLCJ, inspirują szeroki zakres  prac interdyscyplinarnych i aplikacyjnych. Prowadzone od dawna prace nad produkcją nowych radio-znaczników dla medycyny nuklearnej uzupełniane są badaniami z obszaru radiobiologi nad radio-wrażliwością komórek nowotworowych. Natomiast intensywne wykorzystanie w pomiarach detektorów cząstek naładowanych stymuluje badania odporności materiałów na zniszczenie radiacyjne.

Wyniki tych badań uzyskane w SLCJ w ostatnim czasie stanowią zachętę do dalszego rozwoju i planowania kampanii z wykorzystaniem nowych technik detekcyjnych niedostępnych dotychczas w Polsce takich jak rejestracja jąder odrzutu z pomocą krakowskiego RFD i  bezpośrednie pomiary czasów życia stanów jądrowych metodą fast-timing. Plany uczonych  związane z nowymi układami eksperymentalnymi dotyczą nowych w SLCJ obszarów badań, np. studiów własności jąder aktynowców.

Speaker: Dr Paweł Napiorkowski (Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów, Uniwersytet Warszawski)

12:00 Badania reakcji jądrowych wzbudzanych niskoenergetycznymi lekkimi jonami

Przebieg reakcji jądrowych w środowiskach metalowych inicjowanych niskoenergetycznymi lekkimi jonami wykazuje silną zależność od struktury krystalicznej materiału badanej tarczy. W Centrum Fizyki Eksperymentalnej Uniwersytetu Szczecińskiego (eLBRUS) po raz pierwszy przeprowadzono badania dotyczące wpływu śladowych zanieczyszczeń na wzmocnienie reakcji fuzji jądrowej d+d w metalowych tarczach, w których obserwuje się zjawisko ekranowania elektronowego. Badania te mają charakter pionierski dzięki połączeniu specjalistycznych technik akceleratorowych zoptymalizowanych pod kątem wzbudzania reakcji jądrowych za pomocą niskoenergetycznych jonów, z technikami spektroskopowymi pozwalającymi na szczegółową analizę struktury badanych materiałów.
Uzyskane wyniki wskazują, że jednorodne rozmieszczenie deuteronów w objętości tarczy przyczynia się do zwiększenia zjawiska ekranowania elektronowego, co z kolei prowadzi do wzrostu przekroju czynnego dla reakcji jądrowych zachodzących przy niskich energiach. Równocześnie wykazano istotny wpływ powierzchniowych zanieczyszczeń tlenowych i węglowych, które sprzyjają pułapkowaniu deuteronów w defektach sieci krystalicznej. Proces ten prowadzi do zwiększenia efektywnej masy elektronów w miejscu zachodzenia reakcji, co również wpływa na intensyfikację reakcji jądrowych.
Ponadto, w ramach tych badań po raz pierwszy zaobserwowano emisję elektronów z fuzji deuteronów inicjowanej niskoenergetycznymi jonami. Emisja ta powiązana jest z rozpadem rezonansowego stanu 0⁺ w jądrze złożonym ⁴He – również po raz pierwszy zaobserwowanego przez zespół badawczy z laboratoriów eLBRUS.
Odkrycia te mogą mieć istotne znaczenie dla rozwoju astrofizyki jądrowej i badań nad źródłami energii jądrowej opartymi na procesach fuzji wzbudzanych niskoenergetycznymi jonami.

Speaker: Dr Natalia Targosz-Ślęczka (Instytut Fizyki, Uniwersytet Szczeciński)

12:20 Możliwości badawcze spektrometru AMS MICADAS w Laboratorium 14C i Spektrometrii Mas w Gliwicach – doświadczenia trzech lat eksploatacji

Speaker: Adam Michczyński (Instytut Fizyki - CND, Politechnika Śląska, Gliwice)

Abstrakt 2025 AMS_MICADAS_Gliwice.docx

11:20 → 12:40 Fizyka materii skondensowanej

11:20 Zmodyfikowane właściwości strukturalne, elektronowe i optyczne nanodrutów GaN wywołane osadzeniem powłoki HfOx

Speaker: Bogdan Kowalski (Instytut Fizyki PAN)

Streszczenie_49ZFP_B_Kowalski.docx

11:40 Kropki kwantowe IGaAs jako materiał aktywny laserów VCSEL w detektorach pary wodnej

Speaker: Wojciech Rudno-Rudziński (Politechnika Wrocławska)

abstrakt WRR_am.docx

12:00 Kropki kwantowe na bazie GaSb jako nowa platforma materiałowa do realizacji emiterów pojedynczych fotonów

Postęp w dziedzinie komunikacji kwantowej wymaga opracowania źródeł nieklasycznych stanów światła, w szczególności źródeł pojedynczych fotonów. Z powodów praktycznych powinny one emitować w zakresie podczerwieni telekomunikacyjnej (pasmo C, dla którego straty w powszechnie używanych światłowodach są najniższe odpowiada długości fali 1550 nm). Jednym z układów fizycznych mogących generować pojedyncze fotony na żądanie są epitaksjalne kropki kwantowe. Ich użycie zapewnia najmniejsze prawdopodobieństwo emisji wielofotonowej oraz jest kompatybilne z technologią półprzewodnikową. Jednakże w najbardziej pożądanym zakresie spektralnym ich parametry wciąż wymagają poprawy. W odpowiedzi na brak emiterów pojedynczych fotonów na ten zakres o właściwościach pozwalających na realizację praktycznych urządzeń, proponujemy zweryfikowanie potencjału aplikacyjnego nowej platformy materiałowej (In)GaSb/AlGaSb, pozwalającej na wytworzenie kropek kwantowych emitujących w zakresie telekomunikacyjnym.
Badane kropki kwantowe powstają poprzez wypełnienie materiałem (In)GaSb zagłębienia w materiale bariery – AlGaSb, powstałego poprzez jej trawienie kroplą Al w komorze reaktora do epitaksji z wiązek molekularnych. Ta metoda wzrostu pozwala na łączenie materiałów nawet o niewielkich różnicach stałych sieci, które nie pozwalają na wytwarzanie w standardowym trybie wzrostu Stranskiego-Krastanowa, oraz zapewnia prawie idealną symetrię w płaszczyźnie, istotną dla generacji par polaryzacyjnie splątanych fotonów [1,2]. Nie była ona do tej pory stosowana w tym układzie materiałowym, więc konieczne było znalezienie optymalnych warunków wytwarzania [3,4]. W prezentacji przedstawione zostaną podstawowe właściwości optyczne takich kropek wyznaczone zarówno doświadczalnie metodami spektroskopii optycznej [5,6], jak i numerycznie – obliczenia przeprowadzono przy użyciu wielopasmowej metody k.p i metody konfiguracji-oddziaływania [7-9].

Speaker: Mrs Anna Musiał (Politechnika Wrocławska)

AMusiał Polish Physical Society Meeting 2025_final.pdf

12:20 Efekt nagrzewania plazmonowego w nanocząstkach złota o różnych kształtach // Plasmonic heating effect in nanoparticles of various shapes

Nanocząstki plazmonowe to takie, w których występuje efekt LSPR (Localised Surface Plasmon Resonance), czyli Zlokalizowany Powierzchniowy Rezonans Plazmonowy, polegający na kolektywnej oscylacji elektronów z pasma przewodnictwa. Zachodzi wtedy, gdy na nanocząstkę plazmonową pada światło o określonej długości fali, a mierzalnym makroskopowo jego skutkiem jest wzrost temperatury. To, dla jakiej długości fali zajdzie LSPR zależy od ich kształtu, rozmiaru oraz materiału. Przykładowo, dla nanocząstek złota w formie nanoprętów o długości ok. 24 nm i średnicy ok. 5 nm maksimum absorbancji przypada w bliskiej podczerwieni (długość fali ok. 800 nm), podczas gdy dla nanocząstek kulistych złota leży w zakresie światła zielonego (długość fali ok. 530 nm).
W prezentacji będą przedstawione wyniki badań termograficznych dla zsyntezowanych metodą bezzarodkową nanoprętów złota (modyfikacja przedstawionej przez Ali et al. 2012), a także dla kulistych nanocząstek złota o średnicach 15±3 nm, otrzymanych metodą Turkevicha (2), jak również nanocząstek złota o średnicach 5±3 nm oraz 50±8 nm. Eksperyment polegał na umieszczeniu kropli zawiesiny nanocząstek na końcu pipety, oświetleniu jej światłem lasera i rejestracji rozkładu temperatury w kropli kamerą termograficzną Użyto laserów o długości fali 808 nm i 532 nm (odpowiadającej maksimom absorbancji dla nanoprętów, i dla nanoczastek sferycznych) a badania przeprowadzono dla różnych mocy światła laserowego oraz dla różnych mediów dyspersyjnych w których zawieszone były nanocząstki. Zmierzono maksymalne temperatury osiągane w poszczególnych warunkach w funkcji czasu oraz wyznaczono charakterystykę procesu nagrzewania. Absorbancje zostały zmierzone techniką UV-VIS, a także obliczone metodą elementów brzegowych z użyciem pakietu MNPBEM (Hohenster i Trügler 2012). Stężenia hydrozoli złota wyznaczono metodą spektroskopii fluorescencji rentgenowskiej (XRF) oraz spektrometrii emisyjnej z plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ICP-OES). Strukturę krystaliczną określono przy pomocy dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD), a rozmiary nanocząstek wyznaczono z obrazów otrzymanych metodą skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (STEM).

Przeprowadzone badania ukazują wysoką efektywność nagrzewania plazmonowego i jego punktowy charakter, odzwierciedlający mały przekrój naświetlającej wiązki laserowej. Osiągane maksymalne temperatury zależą od mocy wiązki i dla próbek o stężeniu procentowym masowym rzędu 0,0030 wt% złota w wodzie mogą przekraczać 100 oC w ciągu minuty od włączenia lasera. Wyniki te są obiecujące pod kątem zastosowań, w tym biomedycznych, takich jak celowana hipertermia plazmonowa.

Projekt badawczy finansowany ze środków programu „Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza” w AGH//Research project supported by program „Excellence initiative – research university” for the AGH University of Krakow.
Bibliography//References
[1] Ali M. R. K. et al. “Synthesis and optical properties of small Au nanorods using a seedless growth technique”. In: Langmuir Jun 26;28(25) (2012), p. 9807-15. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la301387p.
[2] Turkevich, J., Garton, G., & Stevenson, P. C. (1954). The color of colloidal gold. Journal of colloid Science, 9, 26-35. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0095-8522(54)90070-7.
[3] Hohenster U. and Trügler A. “MNPBEM – A Matlab toolbox for the simulation of plasmonic nanoparticles”. In: Computer Physics Communications Feb 183(2), p. 370-381. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2011.09.009.

Speaker: Ms Gabriela Opiła (Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Krakow)

49ZFPAbstractGOpila-CK_after mo.docx

12:40 → 14:20 Przerwa obiadowa

14:20 → 17:00 Astrofizyka

14:20 → 17:00 Fizyka jądrowa

14:20 Rola układów kilkunukleonowych w badaniu potencjałów jądrowych

Badania teoretyczne układów trzynukleonowych prowadzone są w Krakowie od prawie czterdziestu lat. W tym czasie nasza grupa zdobyła bardzo bogate doświadczenie, analizując różnego typu obserwable w reakcjach elastycznego rozpraszania nukleon-deuteron oraz w procesie rozpadu deuteronu wywołanym przez nukleon.

Badania te opierają się na ścisłych rozwiązaniach równań Faddiejewa dla układu trzech nukleonów i mają na celu zrozumienie właściwości oddziaływań dwunukleonowych oraz trzynukleonowych. Od końca lat osiemdziesiątych XX wieku wiele różnych modeli potencjałów jądrowych, w tym kilka generacji sił wyprowadzonych w ramach chiralnej efektywnej teorii pola, zostało przez nas dokładnie sprawdzonych.

Poza reakcjami w układach zawierających jedynie nukleony, nasz formalizm i metody numeryczne były również wykorzystywane do opisu wielu procesów elektrosłabych, w których oddziaływania w stanie początkowym lub końcowym między trzema nukleonami odgrywają istotną rolę.

Nasze wyniki teoretyczne muszą być konfrontowane z precyzyjnymi danymi doświadczalnymi, dlatego współpraca z wieloma grupami eksperymentalnymi na całym świecie jest kluczowa dla naszych badań.

Speaker: Jacek Golak (Uniwersytet Jagielloński w Krakowie)

14:40 Rola oddziaływań pairing w procesie rozszczepienia jąder atomowych

Oddziaływania pairing odgrywają istotną rolę w procesie opisu rozszczepienia ponieważ masa kolektywna jądra maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu przerwy energetycznej. Ta zależność znacząco wpływa na wartość działania na ścieżce prowadzącej do rozszczepienia a tym samym na prawdopodobieństwo tunelowania przez barierę potencjału. Pełen opis zjawiska powinien traktować pairing na równi z parametrami deformacji przy szukaniu ścieżki najmniejszego działania. W niniejszej pracy pokazujemy, że czasy połowicznego zaniku ze względu na spontaniczne rozszczepienie dla izotopów Fm i Rf mogą zostać odtworzone w teorii mikroskopowej poprzez rozważenie ścieżki o najmniejszym działaniu w przestrzeni dwuwymiarowej z więzami na moment kwadrupolowy i inną zmienną kolektywną związaną z oddziaływaniem pairing: fluktuacje liczby cząstek oraz parametr przerwy energetycznej. Do wyznaczenia ścieżki rozszczepienia zastosowano zmodyfikowany algorytm Dijkstry.

Speaker: Dr Anna Zdeb (UMCS)

15:00 Waveform Pattern Alignment: Nowe podejście do diagnostyki wiązek metodą czasu przelotu

NUMER IDENTYFIKACYJNY // CONTRIBUTION ID
Waveform Pattern Alignment: Nowe podejście do diagnostyki wiązek metodą czasu przelotu
Autor // Author: Wiktor Parol1, Adam Kozela1, Paweł Kulessa1, Bogusław Włoch2
1 IInstitute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, PL-31342 Kraków
2 Université de Bordeaux CNRS, LP2I Bordeaux, 33170, Gradignan, France
Korespondujący autor // Corresponding Author: wiktor.parol@ifj.edu.pl, wiktor.parol@gmail.com
Eksperymenty akceleratorowe wymagające wysokiej precyzji, takie jak badania oddziaływań jądrowych w układach kilku ciał, wymagają dokładnej znajomości kinematyki reakcji. Jest ona definiowana przez parametry wiązki hadronowej: średnią energię kinetyczną cząstek oraz rozkład ich energii indywidualnych. Choć akceleratory dostarczają wiązki o zadanych energiach w określonych parametrach nominalnych, ich niezależny monitoring w układzie eksperymentalnym pozwala zminimalizować zakres błędów systematycznych. Różnice między żądaną a faktycznie dostarczoną energią wiązki, a także zmienność energii pomiędzy poszczególnymi cząstkami, wpływają również na wiarygodność procedur takich jak kalibracja detektorów, identyfikacja cząstek, co w przypadku badania układów kilku nukleonów wprowadza dodatkową nieoznaczoność czynników normalizacyjnych dla przekrojów czynnych [1].
Osobny problem stanowią akceleratory wykorzystywane w badaniach naukowych, które pierwotnie zaprojektowane zostały do zastosowań medycznych, np. Proteus-235. Kalibruje się je w oparciu o zasięg cząstek w wodzie lub deponowaną dawkę, a nie bezpośrednio w jednostkach energii wiązki. Rozwój zastosowań wiązek hadronowych, w szczególności budowa nowych centrów radioterapii, tworzy przestrzeń do opracowania nowych detektorów i metod diagnostyki wiązki [2-4].
Waveform Pattern Alignment (WPA) to metoda oparta na technice czasu przelotu, która pozwala na szybkie wyznaczenie energii wiązki hadronowej wykorzystywanej w eksperymentach fizyki jądrowej lub zastosowaniach klinicznych. Innowacyjny aspekt tej metody umożliwia zarówno wyznaczenie średniej energii kinetycznej reprezentatywnej próbki hadronów, jak i rozkładu ich indywidualnych energii. WPA umożliwia powtarzalny i precyzyjny pomiar w czasie niezakłócającym przebiegu eksperymentu.
Zastosowanie WPA w centrach radioterapii powinno wpłynąć na zwiększenie bezpieczeństwa, oferując wiarygodny pomiar diagnostyczny możliwy do przeprowadzenia w czasie pomiędzy wyprowadzeniem i wprowadzeniem kolejnych pacjentów.
Testy metody oraz prototypowego urządzenia przeprowadzono na wiązkach protonowych dostarczanych przez akceleratory COSY (FZ Jülich), Proteus-235 oraz AIC-144 (IFJ PAN). Podstawy teoretyczne metody, jak i wyniki testowych pomiarów, zaprezentowane zostaną podczas wystąpienia.

References
[1] W. Parol et al., Phys. Rev. C 102, 054002 (2020)
doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.102.054002

[2] M. Kisieliński, J. Wojtkowska, NUKLEONIKA 52(1), 3–5 (2007)
doi: N/A
[3] A. Vignati et al., Phys. Med. Biol.P 65, 215030 (2020)
doi: https://doi.org/10.1088/1361-6560/abab58
[4] A. Vignati et al. J. Instrum. 17, C11001 (2022)
doi: https://doi.org/10.1088/1748-0221/17/11/C11001

Speaker: Dr Wiktor Parol (IFJ PAN)

2025_ZFP_parol.odt

15:20 Przerwa // Break

15:40 Eksperymentalne badania układów kilku nukleonów

Speaker: Dr Angelina Łobejko (University of Gdańsk)

abstract_49ZFP_2025.pdf

16:00 Eksperyment NA61/SHINE: od zderzeń jąder do kosmicznych neutrin

Eksperyment NA61/SHINE (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment), prowadzony w CERN przy akceleratorze SPS, jest jednym z kluczowych przedsięwzięć mających na celu zrozumienie właściwości silnie oddziałującej materii w warunkach ekstremalnych. Główne cele eksperymentu to badanie przejścia do fazy kwarkowo-gluonowej oraz poszukiwanie tzw. punktu krytycznego w diagramie fazowym QCD. Dodatkowo NA61/SHINE dostarcza istotnych danych dla fizyki neutrin oraz do modelowania produkcji cząstek w atmosferze i zmian promieniowania kosmicznego podczas jego podróży przez przestrzeń kosmiczną — co jest szczególnie ważne dla eksperymentów neutrinowych i kosmicznych. W prezentacji zostaną omówione najnowsze wyniki eksperymentu, zależności mierzonych obserwabli od energii i systemu zderzeń oraz obserwacje mogące wskazywać na istnienie przejścia fazowego w materii jądrowej. Przedstawione zostaną również dane porównawcze z różnych systemów zderzeń (p+p, Be+Be, Ar+Sc, Xe+La, Pb+Pb), które pozwalają lepiej zrozumieć mechanizmy zachodzące podczas oddziaływań hadronowych i jądrowych. Omówione zostaną także plany dalszego rozwoju eksperymentu i jego przyszła rola w badaniach fizyki wysokich energii oraz fizyki neutrin.

Speaker: Seweryn Kowalski (University of Silesia)

16:20 Ultra-lekkie cząsteki o charaterze aksjonów oraz oscylacje neutron-antyneutron na Europejskim Źródle Spallacyjnym

Europejskie Źródło Spallacyjnego w Lund jest jednym z największych projektów infrastrukturalnych ostatniej dekady w Europie, dedykowanym zwiększeniu dostępności zimnych neutronów dla szerokiego spektrum badań naukowych. Obecnie wchodzi ono w ostatnią fazę rozruchu, a pierwsza wiązka na tarczy spodziewana jest jeszcze w tym roku.
Projektowana intensywność pojedynczego impulsu wiązki neutronowej będzie prawie stukrotnie większa od kolejnego, do tej pory najmocniejszego źródła tego typu. Stwarza to unikalny potencjał dla badań z obszaru fizyki podstawowej.

Współpraca HIBEAM-NNBAR proponuje wykorzystać ten potencjał poprzez przeprowadzenie serii eksperymentów nakierowanych na najbardziej fundamentalne pytania, wykraczające poza obecne ramy Modelu Standardowego. Przedstawione zostaną dwa z nich, przygotowywane we współpracy z grupą fizyków z
Instytutu Fizyki Jądrowej PAN oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pierwszy [1] dąży do znalezienia odpowiedzi na pytanie o naturę tak zwanej Ciemnej Materii, poprzez poprawę czułości na detekcję cząstek o charakterze aksjonów lokalnie o prawie cztery rzędy wielkości. Drugi natomiast poszukuje oscylacji neutron-antyneutron - efektu łamiącego
zasadę zachowania liczby barionowej. Niezachowanie tej wielkości jak dotąd nie było nigdy zaobserwowane, a jest uważane za jeden z warunków koniecznych do wyjaśnienia obserwowanej we wszechświecie asymetrii pomiędzy materią i antymaterią.

[1] P. Fierlinger at al., Phys Rev. Let. 133,181001 (2024), DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.181001

[2] A. Addazi et al., Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 48.7 (2021), 070501. DOI: 10.1088/1361- 6471/abf429.

Speaker: Adam Kozela (Instytut Fizyki Jądrowej PAN)

16:40 Simultaneous measurement of fission, $\gamma$, and multi-neutron emission in surrogate reactions at heavy-ion storage ring

Neutron-induced reaction cross sections of short-lived nuclei are crucial for our understanding of nuclear astrophysics and for various applications in nuclear technology. However, direct measurements of these cross sections are extremely challenging or even impossible, due to the difficulty in producing and handling the required radioactive targets.

We are developing a a novel approach that, for the first time, employs surrogate reactions in inverse kinematics at a heavy-ion storage ring [1][2]. This method enables us to measure all de-excitation probabilities as a function of the excitation energy of nuclei formed via surrogate reactions, with unprecedented precision, thereby allowing for the indirect determination of the desired neutron-induced cross sections.

In this talk, I will present our methodology and the results from our second successful surrogate-reaction experiment conducted at the ESR storage ring of the GSI/FAIR facility in Darmstadt, Germany. In this experiment, we investigated the (d,p) and (d,d') surrogate reactions on $^{238}$U, achieving a major breakthrough: for the first time, we simultaneously measured fission, $\gamma$-ray, neutron, as well as two- and three-neutron emission probabilities.

Simultaneous measurement of all competing decay channels enables the precise determination of key nuclear properties such as fission barriers, particle transmission coefficients, $\gamma$-ray strength functions, and nuclear level densities, which in turn allow us to infer neutron-induced cross sections for (n,f), (n,$\gamma$), (n,n'), (n,2n), and (n,3n) reactions.

[1] M. Sguazzin et al., Phys. Lett. 134, 2025, 072501.
[2] M. Sguazzin et al., Phys. Rev. C 111, 2025, 024614.

Speaker: Bogusław Włoch (LP2I, Bordeaux, France)

14:20 → 17:00 Fizyka materii skondensowanej

14:20 Significant increase of critical currents by using the nano-sized defects in REBaCuO-type superconductors

High-temperature superconductors of the REBaCuO type (where RE are the selected Rare Earth metals) are important for applications below temperatures where they show zero resistance to the direct current with the high values of the critical current densities, $j_c$, and critical fields, including the irreversibility field, $H_{irr}$. Significantly, these compounds are the only ones known that can be used in magnetic fields above 1 T (up to ~12 T) at an easily achievable temperatures of liquid nitrogen (77 K).
After a brief introduction to the physics of magnetic vortices, especially about their properties crucial for determining the values of $j_c$ and $H_{irr}$, we will discuss the potential of YBaCuO as a material capable of transmitting currents with the high densities of the order of 10$^6$ A/cm$^2$ (record values reported for single crystals) without losses and maintaining the superconducting state in fields above 80 T. The key issue addressed here is to increase the critical current density without significantly deteriorating other important parameters of the superconductor, such as the critical temperature or the upper critical field. Achieving such materials should result in lowering the costs of manufactured devices and enlarging the area of the potential high-energy applications. We will show how to increase the $j_c$ and $H_{irr}$ of the YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-d}$ superconductor by introduction of the nano-sized Mo$_2$O$_x$ structural defects into the region of the CuO chains. Moreover, by identifying the mechanisms that determine the pinning force of the vortices in these materials, we will reveal what the universal properties should have the defect centers which would effectively pin vortices in strong magnetic fields.
The presentation is a summary of the research conducted by the authors over many years and reports both previously published results for the powder materials [1] and single crystals [2], as well as the recently obtained, partially published in [3]. Due to the significant anisotropy of the structural and superconducting properties of REBaCuO, primarily the study of single crystals should provide the reliable results on the anisotropic properties of critical currents, which are the most important in the field of high-energy applications of high-temperature superconductors.

References:
[1] Rogacki K.; Dabrowski B.; Chmaissem O.; Phys. Rev. B, 73, 2006, 224518.
[2] Los A.; Dabrowski B.; Rogacki K.; Current Applied Physics, 27, 2021, 1-6.
[3] Rogacki K.; Los A.; Dabrowski B.; Low Temperature Physics, 49, 2023, 364–374.

Speaker: Krzysztof Rogacki (Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wroclaw)

14:40 Experimental and theoretical studies of some Heusler compounds with 4d and 5d transition metals.

Heusler compounds have many interesting properties and applications related to their particular electronic structure. They are studied for more than century, and the first Heusler material Cu₂MnAl astonished researchers by the fact, that it is magnetic despite none of its constituent elements exhibited magnetic ordering. The absolute majority of experimental studies which were published for Heusler compounds is related to X₂YZ compositions, where X and Y are 3d metals, and Z are p-block elements like Al, Si, Ga, Ge, As, Sb. Very little is known, about experimental studies of Heusler containing
4d and 5d metals. There are some reports with Zr based Heuslers, but not many of them. Here, we present the properties of Ti₂MoAl Heusler compound, a first Heusler compound which contain molybdenum as a main constituent element and not as a dopant. In addition we will present our preliminary results with other 4d and 5d metals, we will also tell why they were not easy to synthesize using common arc melting technique. In addition, we will discuss the possibility of substitution of p-block
element by rare earth metals like La and Ce.

Speaker: Jerzy Goraus (Uniwersytet Śląski)

15:00 Wpływ pola magnetycznego i ciśnienia na uporządkowanie magnetyczne w UPd$_{2}$Si$_{2}$ -- poszukiwanie punktu Lifszyca

Speaker: Dr Maria Szlawska (Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych Polskiej Akademii Nauk)

references.bib

template.pdf

template.tex

15:20 Przerwa // Break

15:40 Thermopower as a probe of electronic correlations: the case of antiferromagnetic UNi0.34Ge2

U-TE-Ge compounds exhibit remarkable coexistence of ferromagnetism and superconductivity which attracts attention of the scientific community to study unique physical properties and potential applications in nuclear industry. The orthorhombic crystal structure is characterized by layers with U atoms in zigzag chains. Recently synthesized UNi$_{0.34}$Ge$_2$ is so far the only exception in this family because it orders antiferromagnetically below 45 K and superconductivity has not been observed yet. Highly anisotropic magnetic structure with two easy axes was observed in magnetization, specific heat, thermal expansion [1] and in transport measurements.
Ab initio calculations are challenging in this case because of U-5f electrons near the Fermi level and structural disorder. Usually, strongly interacting U-5f electrons are described with DFT+U approach in which the parameters are chosen to reproduce, for example the experimentally determined magnetic moments or XPS spectrum. In this work we demonstrate that the thermopower, which is frequently much easier to be experimentally determined, is a sensitive probe of electronic correlations which may be successfully used to assess the magnitude of electronic correlations. The electronic structure and thermopower of UNi$_{0.34}$Ge$_2$ was calculated using DFT methods [2,3] and we found that Seebeck coefficient is more sensitive to the choice of Hubbard U and J parameters than e.g. magnetic moments and compared to experiment allows to properly determine their values.

References
[1] A. Pikul et al., Phys. Rev. Materials 6, 104408 (2022).
[2] G. Kresse et al., Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
[3] G. Madsen et al., Comput. Phys. Commun. 231,140-145 (2018)

Speaker: G. Kuderowicz (Faculty of Physics and Applied Computer Science, AGH University of Krakow, Poland)

Gabriel_Kuderowicz_abstract.docx

16:00 Impact of the uniaxial compression on the stress tensor and lattice parameters in magnetite

In this study, we investigate the effect of symmetry breaking induced by uniaxial pressure on the structural properties of stoichiometric magnetite at room temperature. To this end, we present the XRD measurements performed on a single crystal of magnetite under systematically increasing, externally applied uniaxial stress. The uniaxial compression was applied using the commercially available mechanical press manufactured by ADMET.

To accommodate a sample shaped as a rectangular brick of 2.5 mm in length and a cross section of 1 mm2, a custom steel chamber was designed, incorporating two ceramic sample-holding posts (see Fig. 1a). As shown in Fig. 1b, a specimen oriented in the [100] direction was glued to the adapter and subjected to uniaxial compression with the parallel XRD measurement. Analysis of the obtained diffraction pattern enabled the determination of both the lattice parameters and the stress tensor in the laboratory and reference coordinate frames.

As shown in Fig. 1c, uniaxial compression results in a concurrent elongation of the lattice parameter in the [100] and [010] directions, accompanied by a contraction along the [001] direction. Moreover, an applied uniaxial compression of 100 MPa lead to a deviation of the $ \alpha $ lattice angle from 90° by 0.05°.

For each level of applied compression, the corresponding stress tensor was determined in both the laboratory and reference coordinate frames. From these tensors, the Young's modulus was determined, yielding values within the broad range of 60-195 GPa, consistent with the previously reported literature data.

Speaker: Mateusz Gala (AGH University)

abstrakt_ZFP_2025_WT_MG_AK.docx

16:20 Zaawansowana polarymetria dwuwiązkowa i obrazowa w optyce kryształów nieliniowych

Speaker: Mykola Shopa (Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska)

ZFP25_2.docx

16:40 Topologiczne półmetale krystalizowane metodą epitaksji z wiązek molekularnych

Speaker: Prof. Janusz SADOWSKI (Instytut Fizyki PAN)

_J_Sadowski.docx

17:00 → 19:20 Sesja plakatowa

Tuesday, 9 September

09:00 → 17:00 Prezentacje doktorantów i kół studenckich; Sympozjum satelitarne

09:00 → 11:00 Sesja plenarna

09:30 Fizyka w AI, AI w fizyce

Świat i opinia publiczna ekscytują się możliwościami sztucznej inteligencji (SI/AI), szczególnie w kontekście dokonań modeli generatywnych (GenAI). Nie każdy jednak zdaje sobie sprawę, jaką rolę odegrała fizyka w powstawaniu podwalin tych metod, o czym wydatnie przekonaliśmy się, gdy ogłoszone zostały Nagrody Nobla w 2024 r. W trakcie swojego referatu chciałbym przybliżyć początki związane ze stworzeniem pierwszych sieci neuronowych, a następnie wskazać na przykładzie PINN (physics informed neural networks) jak fizyka wspomaga AI obecnie. Ponadto rozważę także pytanie odwrotne: "Jak AI może być pomocne fizykom?". Na koniec wskażę ryzyka, wynikajace z bezrefleksyjnego stosowania sztucznej inteligencji w mediach społecznościowych i postaram się przekonać słuchaczy, że fizyka układów złożonych może być remedium na te zgrożenia.

Speaker: Julian Sienkiewicz (Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki)

10:30 Time-resolved serial crystallography at synchrotrons and XFELs

Chloride transport is an essential process maintaining ion balance across cell membranes, cell growth, and neuronal action potentials. However, the molecular mechanism of the transport remains elusive. Among chloride transporters, light-driven rhodopsins have gained attention as optogenetic tools to manipulate neuronal signaling. We combined time-resolved serial crystallography (SwissFEL and SLS synchrotron) to provide a comprehensive view of chloride-pumping rhodopsin's structural dynamics and molecular mechanism throughout the transport cycle from 10 ps to 50 ms [1]. We traced transient anion binding sites, obtained evidence for the mechanism of light energy utilization in transport, and identified steric and electrostatic molecular gates ensuring unidirectional transport. These structural insights provided the basis for mutagenesis and functional study of the mechanistic features enabling finely controlled chloride transport across the cell membrane.
Furthermore, I will present insights into the photochemistry and selectivity of retinal isomerization in proton-pumping rhodopsin [2] and show that, in favorable cases, even larger structural changes can be captured in crystals [3].
Our recent study of a distinct photoreceptor, Light-Oxygen-Voltage (LOV) domain, will be introduced [4,5]. The first insights into the structural dynamics of LOV photoactivation will be presented, providing the basis for proposing a molecular mechanism of a covalent thioether bond formation between a flavin mononucleotide cofactor and a reactive cysteine, Cys57 (unpublished).

References
1. Mous, S. et al. Science 375 (2022) 845.
2. Nogly P et al., Science 361 (2018), eaat0094.
3. Weinert et. al., Science 365 (2019), 61.
4. Gotthard et al. IUCrJ (2024), 749.
5. Gotthard et al. IUCrJ (2024), 792.

Speaker: Przemyslaw Nogly (Jagiellonian University in Krakow)

09:00 → 17:00 Wystawa sponsorów i prezentacja ofert studiów dla szkół i studentów

11:00 → 11:20 Przerwa

11:20 → 12:40 Biofizyka

11:20 Adaptacyjne strategie przetrwania algi polarnej Pediastrum orientale w warunkach arktycznych

Alga polarna Pediastrum orientale, wyizolowana z jeziora Reindeer położonego na Spitsbergenie stanowi interesujący model organizmu zdolnego do przetrwania w ekstremalnych warunkach środowiskowych, zwłaszcza w niskich temperaturach i przy ograniczonym dostępie do światła słonecznego. W ramach badań wykonanych w laboratorium Katedry Biofizyki Uniwersytetu M. Curie-Skłodowskiej przeprowadzono wieloaspektową analizę biofizyczną celem identyfikacji molekularnych mechanizmów adaptacyjnych wykorzystywanych przez ten gatunek w warunkach stresu abiotycznego. Szczególną uwagę poświęcono funkcjom jakie pełnią występujące tam grupy barwników. Zastosowanie metod spektroskopowych i mikroskopowych (w tym rozpraszania ramanowskiego i czasowo-rozdzielczego obrazowania fluorescencyjnego) pozwoliło na precyzyjne lokalizowanie poszczególnych barwników w strukturach komórek P. orientale.
Wykazano, że cząsteczki polienów gromadzone są w wyjątkowo wysokich stężeniach w ścianach komórkowych. Sugeruje to nie tylko ich udział w fotoprotekcji, ale również zupełnie nową funkcję: konwersję energii świetlnej w energię cieplną. Taki mechanizm termoregulacyjny wydaje się kluczowy w środowisku, gdzie temperatury przez większą część roku spadają znacznie poniżej zera. Lokalnie wytworzone ciepło może umożliwiać zachowanie aktywności metabolicznej i efektywne prowadzenie reakcji fotosyntezy, co stanowi istotną strategię przetrwania w warunkach długotrwałego zimowego zaciemnienia i silnego stresu termicznego.
Co więcej, wyniki badań wskazują, że cząsteczki polienów mogą odgrywać także rolę strukturalną – mechanicznie wzmacniającą kolonie glonów poprzez łączenie sąsiadujących ścian komórkowych. Taka funkcja wspomaga stabilność kolonii w zmiennym środowisku wodnym, przeciwdziałając jej dezintegracji pod wpływem lodu i innych czynników fizycznych. Co szczególnie interesujące, ślady obecności Pediastrum orientale wraz z zachowaną strukturą komórkową i pozostałościami polienów zaobserwowano w osadach jeziornych datowanych na ponad 8 000 lat, co świadczy o długotrwałej skuteczności tych mechanizmów adaptacyjnych.

Speaker: Prof. Rafał Luchowski (Katedra Biofizyki, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej)

11:40 Zrozumieć chorobę dzięki fluorescencji: spektroskopia TRFS i mikroskopia FLIM jako narzędzia medycyny personalizowanej

Współczesna medycyna coraz wyraźniej zmierza w kierunku personalizacji diagnostyki i terapii, wymagając nie tylko precyzyjnej identyfikacji choroby, lecz również zrozumienia jej biologii na poziomie molekularnym i metabolicznym. Równie istotne staje się prognozowanie jej przebiegu, obejmujące ocenę ciężkości, dynamiki oraz indywidualnego ryzyka wystąpienia niekorzystnych zdarzeń klinicznych. W tym kontekście kluczowe stają się narzędzia umożliwiające wgląd w głębokie warstwy funkcjonowania tkanek, komórek oraz składników krwi, w tym erytrocytów i krążących egzosomów, z uwzględnieniem ich stanu metabolicznego, takie jak spektroskopia fluorescencyjna. W naszym ośrodku rozwijamy zaawansowane technologie diagnostyczne nowej generacji, oparte na spektroskopii fluorescencyjnej czasowo-rozdzielczej (TRFS) oraz mikroskopii obrazowania czasu życia fluorescencji (FLIM), a w kolejnych etapach planujemy zintegrować te metody z algorytmami sztucznej inteligencji. Te precyzyjne narzędzia umożliwiają uchwycenie dynamicznych zmian biochemicznych w czasie bliskim rzeczywistemu, zarówno w komórkach, jak i w składnikach krwi. Ich wyjątkowość polega na zdolności do rejestrowania sygnałów pochodzących z fluoroforów endogennych, takich jak protoporfiryna IX, koenzymy NADH i FAD, produkty degradacji kolagenu oraz białka osoczowe zawierające tryptofan, w tym albumina. Emisja tych biomolekuł stanowi czuły wskaźnik fizjologicznego stanu komórek, reagując na kluczowe procesy patofizjologiczne, takie jak stres oksydacyjny, zaburzenia mitochondrialne, przebudowa macierzy zewnątrzkomórkowej oraz nieprawidłowości w biosyntezie hemu i transporcie tlenu. W oparciu o analizę fluorescencji czasowo-rozdzielczej udało się nam opracować innowacyjne wskaźniki prognostyczne, pozwalające na ocenę ryzyka śmiertelności u pacjentów z pozaszpitalnym zapaleniem płuc o różnorodnej etiologii – zarówno bakteryjnej, jak i wirusowej (w tym SARS-CoV-2). Zgodnie z wytycznymi Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), pacjenci należący do grupy wysokiego ryzyka mogą odnieść istotne korzyści z intensyfikacji leczenia wspomagającego, obejmującej nie tylko farmakoterapię immunomodulującą, taką jak profilaktyczne zastosowanie glikokortykosteroidów, lecz także tlenoterapię o wysokim przepływie oraz wczesne wdrożenie wentylacji mechanicznej. Z kolei osoby o niskim profilu ryzyka mogą uniknąć zbędnych procedur diagnostycznych i interwencji terapeutycznych, co pozwala zminimalizować narażenie na działania niepożądane oraz zoptymalizować wykorzystanie zasobów klinicznych. W ramach prowadzonych badań opracowaliśmy nieinwazyjną metodę oceny ostrego stanu zapalnego na podstawie jednej kropli krwi, wykorzystując technikę TRFS. Skuteczność tej metody została potwierdzona w badaniach klinicznych, w których wykazano jej korelację z markerami stanu zapalnego, parametrami zaburzeń krzepnięcia oraz wskaźnikami uszkodzenia narządowego. Technika ta może znaleźć zastosowanie nie tylko w diagnostyce zapaleń płuc, lecz również jako narzędzie przesiewowe i monitorujące w sepsie, gdzie wczesna identyfikacja pacjentów wysokiego ryzyka jest kluczowa dla rokowania i personalizacji decyzji terapeutycznych. Z kolei technika FLIM w naszych badaniach służy do analizy próbek tkanek pobranych podczas biopsji oraz egzosomów wyizolowanych z krwi od pacjentów z rozpoznanym rakiem płuca, umożliwiając ocenę zaburzeń metabolicznych charakterystycznych dla efektu Warburga, który jest zjawiskiem powszechnie obserwowanym w nowotworach złośliwych. Identyfikacja takich zmian może wspierać ocenę agresywności guza, prognozowanie odpowiedzi na leczenie oraz dobór strategii terapeutycznej dostosowanej do indywidualnego profilu metabolicznego nowotworu. Ponadto uważamy, że badania nad egzosomami wyizolowanymi z krwi otwierają drogę do opracowania nieinwazyjnych metod wykrywania raka płuca na podstawie pojedynczej próbki krwi, co może stanowić przełom w kierunku wczesnej diagnostyki i monitorowania choroby.

Speaker: Tomasz Wybranowski (Katedra Biofizyki, Wydział Farmaceutyczny, Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Polska)

11:55 Kondensaty biomolekularne: demaskowanie kompleksów białkowych za pomocą FRET-FRAP

Białka wewnętrznie nieuporządkowane (ang. intrinsically disordered proteins, IDP) odgrywają kluczową rolę w podstawowych procesach biologicznych, między innymi w przenoszeniu informacji zapisanej w kwasach nukleinowych na białka. Ich funkcja ujawnia się dopiero w momencie, gdy tworzą kompleksy z innymi białkami, służącymi jako molekularne „nożyczki”, które przerywają szlak translacji. Ponadto IDP wywołują separację faz ciekłych (ang. liquid-liquid phase separation, LLPS) [1,2], w której zasadnicze znaczenie ma ich polimerowy charakter i wielowartościowość oddziaływań niekowalencyjnych, w które mogą się jednocześnie angażować. W procesie separacji faz ciekłych, który ma charakter binodalny, nieustrukturyzowane łańcuchy białkowe tworzą sieci oddziaływań, co prowadzi do ich lokalnego zagęszczenia i pojawiania się mikro-kropli białkowych. Co więcej, do tworzących się mikro-kropel na skutek oddziaływań międzycząsteczkowych włączane są także białka, które same nie podlegają separacji faz. Umożliwia to powstawanie w żywej komórce skomplikowanych multi-kompleksów z udziałem kilkudziesięciu różnych białek, tzw. organelli bezbłonowych, o wyspecjalizowanych funkcjach biologicznych.

Przedstawimy diagramy fazowe i wyjaśnimy molekularne podstawy zjawiska separacji ciecz-ciecz dla jednego z białek odpowiedzialnych za wyciszanie genów u człowieka. Zjawisko to oparte jest na oddziaływaniach pierścieni łańcuchów bocznych tryptofanów, bogatych w zdelokalizowane elektrony typu π–π. Oddziaływania te napędzane są entropowo, a LLPS wykazuje dolną temperaturę krytyczną. Aby zbadać w sposób ilościowy kinetykę dyfuzji cząsteczek białkowych i ich kompleksów w lokalnym zagęszczeniu wewnątrz mikro-kropelek, połączyliśmy dwie powszechnie stosowane metody: FRAP (odzyskiwanie fluorescencji po fotowybielaniu) oraz FRET (rezonansowy transfer energii Förstera). Tandem FRET-FRAP pozwolił nam odróżnić białka uczestniczące w oddziaływaniach specyficznych od tych przypadkowo uwięzionych w mikro-kroplach głównie poprzez lokalne zatłoczenie molekularne. Dzięki angstromowej rozdzielczości przestrzennej FRET-FRAP stanowi uniwersalną i wysoce selektywną metodę identyfikacji specyficznych kompleksów białkowych w warunkach wysokiego tłoku molekularnego.

Prace sfinansowano częściowo ze środków NCN: grantów 2016/22/E/NZ1/00656 dla A. N. oraz 2023/49/B/NZ1/04320 dla M. K. B. Badania przeprowadzono w laboratoriach NanoFun współfinansowanych przez EFRR w ramach programu POIG.02.02.00-00-025/09.

Speaker: Mr Michał Białobrzewski (Instytut Fizyki, Polskiej Akademii Nauk)

12:10 Hydrodynamika makrocząsteczek: wpływ struktury na właściwości transportowe białek i DNA

Wystąpienie poświęcone będzie wpływowi struktury makrocząsteczek na ich właściwości hydrodynamiczne, ze szczególnym uwzględnieniem białek nieuporządkowanych strukturalnie (IDP) oraz superskręconych minpętli DNA. Wyniki pokazują, że gruboziarniste modelowanie struktury molekularnej pozwala na precyzyjne przewidywanie takich parametrów jak współczynnik dyfuzji, sedymentacji czy promień hydrodynamiczny. W przypadku IDP opracowano efektywną metodę wyznaczania promienia hydrodynamicznego, bazującą na szybkim generowaniu zespołu konformacji za pomocą samounikających błądzeń losowych oraz zastosowaniu metody minimalnej dyssypacji energii [1]. Podejście to zostało zweryfikowane eksperymentalnie dla szerokiej gamy IDP o różnych długościach łańcucha i różnym składzie domenowym, wykazując znacznie większą dokładność niż klasyczne podejścia fenomenologiczne [2]. Wyniki badań pokazują, że uwzględnienie granic domen globularnych jest kluczowe dla dokładności predykcji, podczas wpływ oddziaływań między resztami aminokwasowymi w regionach nieuporządkowanych jest mniej znaczący. Z kolei w przypadku minipętli DNA wykazano, że ujemne superskręcenie znacząco wpływa na kształty pętli oraz ich właściwości hydrodynamiczne, mierzone metodą ultrawirowania analitycznego (AUC)[3]. Przewidywania teoretyczne, oparte na modelu włókna elastycznego i obliczeniach hydrodynamicznych, wykazały dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi, dostarczając cennych informacji o związku między kształtem DNA a jego zachowaniem hydrodynamicznym. Porównanie z metodami elektroforezy żelowej podkreśla zalety AUC w precyzyjnym badaniu właściwości transportowych, przy jednoczesnej konieczności wsparcia modelowaniem dla pełnej interpretacji danych.

[1] B. Cichocki, M. Rubin, A. Niedźwiecka, P. Szymczak, Diffusion coefficients of elastic macromolecules, J. Fluid. Mech., 878, R3, 2019

[2] R. Waszkiewicz, A. Michaś, M.K. Białobrzewski, B. P. Klepka, M.K. Cieplak-Rotowska, Z. Staszałek, B. Cichocki, M. Lisicki, P. Szymczak, A. Niedźwiecka, Hydrodynamic Radii of Intrinsically Disordered Proteins: Fast Prediction by Minimum Dissipation Approximation and Experimental Validation, J. Phys. Chem. Lett., 15, 5024-5033, 2024

[3] R. Waszkiewicz, M. Ranasinghe, J.M. Fogg, D. J. Catanese, M.L. Ekiel-Jeżewska, M. Lisicki, B. Demeler, L. Zechiedrich, and P. Szymczak, DNA supercoiling-induced shapes alter minicircle hydrodynamic properties, Nucleic Acids Res. 51, 4027, 2023

Speaker: Piotr Szymczak

11:20 → 12:40 Fizyka cząstek elementarnych

11:20 Precyzyjne testy Modelu Standardowego i jego rozszerzeń

Precyzyjne obliczenia czy też pomiary były często przyczyną spektakularnych przełomów naukowych. Omówię status i perspektywy precyzyjnych obliczeń teoretycznych w ramach  Modelu Standardowego, które są niezbędne przy poszukiwaniu nowych oddziaływań czy też cząstek w LHC i przyszłych akceleratorach  leptonowych. Skale energii oraz jakość planowanych do budowy akceleratorów pozwolą na badanie problemu elementarności cząstek elementarnych, czyli możliwego istnienia podstruktur tych cząstek, przyczyniając się do lepszego zrozumienia struktury i własności kwantowej próżni. Bez wątpienia następne lata i dekady badań odkryją przed nami nowe horyzonty w świecie cząstek elementarnych.

Speaker: Janusz Gluza (U. Silesia)

11:45 Recent results and perspective for Belle II experiment

The Belle II experiment, operating at the SuperKEKB asymmetric-energy electron-positron collider in Tsukuba, Japan, represents a major advancement in precision flavor physics. With a target luminosity of $50 ab^{⁻¹}$, Belle II is poised to collect a dataset approximately $50$ times larger than that of its predecessor, Belle. This significantly increased data sample, combined with the clean experimental environment of an $e^⁺e^⁻$ collider and a highly efficient detector system, opens up a broad range of physics opportunities, particularly in areas where missing energy in the final state plays a critical role.

One of the distinctive strengths of Belle II is its ability to study processes involving invisible particles — such as neutrinos or hypothetical dark sector candidates — with high sensitivity. Transitions with missing energy are particularly challenging in hadron collider environments due to the large and complex background, but they are much more tractable at Belle II thanks to the well-defined initial state and full event reconstruction techniques. These methods allow us to infer the presence of invisible particles and perform precision measurements of decay modes such as $B \to \tau \nu$, $B \to D^{(*)}\tau\nu$, and $B \to K^{(*)}\nu\bar{\nu}$, which are crucial probes of lepton flavor universality and potential signs of new physics beyond the Standard Model.

Recent results from Belle II already demonstrate its strong physics potential. Precision measurements of semileptonic B decays have begun to test the consistency of current tensions in the flavor sector, while early data on τ lepton decays and radiative transitions have set competitive constraints. Additionally, Belle II’s ability to study rare and forbidden processes — including lepton flavor-violating τ decays, searches for light dark matter candidates, and invisible decays of the Υ(1S) — highlights the breadth of its physics reach.

This talk will present an overview of the most recent Belle II results, with particular focus on analyses that involve missing energy final states. We will discuss the methods used to identify these challenging processes, including full event interpretation (FEI), tag-side reconstruction, and advanced machine learning techniques to suppress background and maximize signal sensitivity. These tools enable Belle II to provide world-leading sensitivity in several key channels, offering a unique and complementary probe to the LHC experiments.

Looking forward, Belle II is accumulating data and improving detector performance. With each increase in integrated luminosity, the experiment’s reach into rare processes deepens. The full physics program will be sketched not only the existing anomalies in the flavor sector — such as those related to $R(D)$ and $R(D^{\star})$ — but will also search for entirely new phenomena that could reveal the limitations of the Standard Model.

In summary, Belle II is entering a highly productive phase, with a diverse and growing portfolio of physics results. Its unique capability to explore transitions involving missing energy sets it apart as a key player in the global effort to uncover new physics in the flavor sector.

Speaker: Prof. Andrzej Bożek Bożek (IFJ PAN Kraków)

12:10 Precyzyjne wyznaczanie V_{cb} z inkluzywnych semileptonowych rozpadów mezonów B

Kwark b o masie m_b \simeq 4.5 GeV/c^2 byłby cząstką
stabilną, gdyby element V_{cb} macierzy Cabibbo-Kobayashi-Maskawy
miał zerową wartość. Precyzyjne wyznaczenie wartości V_{cb} z danych
doświadczalnych jest konieczne, aby zwiększyć czułość na ``nową fizykę''
procesów ze zmieniającymi zapach prądami neutralnymi. Osiągnięcie
precyzji nie jest łatwe, ze względu na uwięzienie kwarku b w
relatywistycznych stanach związanych, z których najlżejszymi są mezony
B o masie m_B \simeq 5.3 GeV/c^2. W swoim referacie
przedstawię metodę postępowania w przypadku inkluzywnych
semileptonowych rozpadów mezonów B, a także podsumuję obecny status
obliczeń szerokości i momentów widmowych tych rozpadów przy wykorzystaniu
rozwinięcia w potęgach (m_B-m_b)/m_B.

Speaker: Mikołaj Misiak (University of Warsaw)

11:20 → 12:40 Fizyka komputerowa, sztuczna inteligencja, informatyka kwantowa

12:40 → 14:20 Przerwa obiadowa

14:20 → 17:00 Biofizyka

15:00 Effect of chromatin tethering and crosslinks on the mechanical properties of cell nucleus.

In mammalian cells, the meters-long genome is confined and protected by the micron-scale cell nucleus. Notably, the nucleus is a mechanically sensitive compartment that mediates how external forces influence chromosomal organization. Chromatin, particularly transcriptionally inactive heterochromatin, is key in resisting nuclear deformation. However, heterochromatin’s phase separation inside the nucleus and its polymer physical properties that affect the force response and transmission of the nucleus are now known. To investigate how heterochromatin contributes to nuclear mechanical resilience, we employed polymer physics simulations of a nucleus model calibrated with micromechanical measurements and chromosome conformation capture data. Our findings reveal that tethering of heterochromatin to the nuclear boundary is essential for transmitting mechanical forces into the chromatin network and causing an excessive elastic response. In contrast, affinity-based interactions that may promote phase separation of chromatin do not significantly impact nuclear stiffness in our simulations. Under mechanical strain, gel-like (crosslinked) peripheral heterochromatin can absorb the stress and deform, while the more fluid euchromatin in the nuclear interior remains relatively unaffected. These results suggest that heterochromatin’s mechanical properties and spatial organization can govern nuclear elasticity and mechano-sensing by enabling physical coupling between external forces and the internal chromatin landscape.

Speaker: Aykut Erbas (Bilkent Universiry (former University of Silesia))

15:15 Przerwa // Break

15:35 Rola transportu potasu w fizjologii i uszkodzeniach komórek nabłonkowych

Ostatnio wykazano, że kanały potasowe wewnętrznej błony mitochondrialnej (mitoK) biorą udział w cytoprotekcji. Dlatego, podejrzewamy, że ochrona komórek nabłonka przed uszkodzeniami wywołanymi przez cząstki stałe (PM) może być związana z aktywacją kanałów potasowych w mitochondriach. Aby zweryfikować rolę mitochondrialnego kanału potasowego o dużej przewodności regulowanego jonami Ca²⁺ (mitoBK_Ca) w cytoprotekcji w odpowiedzi na stres wywołany przez PM, przeprowadziliśmy serię eksperymentów z wykorzystaniem metody patch-clamp, oceny przeznabłonkowego oporu elektrycznego, pomiarów oddychania mitochondrialnego, metod fluorescencyjnych do pomiaru poziomu ROS i potencjału błony mitochondrialnej oraz pomiarów żywotności komórek z wykorzystaniem barwienia błękitem trypanu. W modelu uszkodzenia komórek nabłonka oskrzeli człowieka (16HBE14o- wt) wykorzystano cząstki stałe o średnicy 4 µm (PM4.0). Lepsze zrozumienie związku między metabolizmem mitochondriów a patofizjologią komórek może pomóc w poszukiwaniu skutecznych strategii cytoprotekcyjnych. Być może dzięki wykorzystaniu naturalnie pozyskiwanych aktywatorów kanałów mitochondrialnych BK_Ca nauczymy się wspierać i indukować te mechanizmy, aby przeciwdziałać skutkom uszkodzeń wywołanych przez PM.

Praca została sfinansowana przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) w ramach projektu OPUS18 nr 2019/35/B/NZ1/02546.

Speaker: Piotr Bednarczyk (WARSAW UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES)

15:55 Ocena pierwiastkowych zmian wielonarządowych na wczesnym etapie otyłości – badania z wykorzystaniem metod rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej oraz chemometrii

Choroba otyłościowa jest schorzeniem systemowym dotyczącym wielu układów i narządów. Charakteryzuje się zwiększoną chorobowością i śmiertelnością, a ryzyko to wzrasta wraz ze stopniem otłuszczenia ciała. Choć ze względu na swoją złożoność mechanizm biochemiczny rozwoju otyłości nie jest w pełni poznany, wiadomo, że jako proces patologiczny upośledza prawidłowe funkcjonowanie tkanek, w co zaangażowane są m. in. pierwiastki śladowe. Podobnie jak dla wszystkich schorzeń również w przypadku otyłości niezwykle ważnym jest jak najszybsze zdiagnozowanie odstępstw pojawiających się już na początkowym etapie choroby.
Rentgenowska analiza fluorescencyjna, została wykorzystana do oceny zmian pierwiastków śladowych w tkankach szczurów, rasy Wistar, zachodzących na wczesnym etapie otyłości indukowanej dieta wysokokaloryczną. Badania wykonano w obszarach mózgu bezpośrednio i pośrednio zaangażowanych w regulację apetytu jak również w narządach/tkankach szczególnie narażonych w otyłości tj. wątrobie, nerkach, sercu, tkance tłuszczowej oraz tkance mięśniowej. Dodatkowo, analizie poddano również tkankę małżowiny usznej. Do oceny zmian pierwiastkowych wykorzystane zostały dwie metody rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej (XRF), tj. rentgenowska analiza fluorescencyjna oparta na promieniowaniu synchrotronowym (SRXRF) do zbadania selektywnych obszarów mózgu, oraz rentgenowska analiza fluorescencyjna z całkowitym odbiciem promieniowania X (TXRF) do analizy pozostałych tkanek. Pomiary cienkich skrawków mózgu zrealizowano w dwóch ośrodkach synchrotronowych, tj. Elettra oraz w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS. Badania techniką TXRF przeprowadzono z wykorzystaniem spektrometru TXRF Nanohunter II (Rigaku) na tkankach poddanych uprzednio mineralizacji wysokociśnieniowej. Analiza danych pomiarowych wsparta została wielowymiarowymi metodami eksploracji danych z uwzględnieniem metod chemometrycznych.
Stwierdzono, że najbardziej nasilone zmiany w składzie pierwiastkowym, we wczesnym stadium otyłości indukowanej dietą wysokokaloryczną, obserwowane są w mózgu, wątrobie oraz tkance tłuszczowej. W mózgu, największe różnice poziomu analizowanych pierwiastków (Na, Mg, P, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu, Zn, Rb) pomiędzy otyłymi i nieotyłymi osobnikami stwierdzono w obszarach bezpośrednio związanych z regulacją apetytu (ośrodek głodu i sytości) oraz ciele migdałowatym, w mniejszym stopniu - w istocie czarnej i polu brzusznym nakrywki. Odmienne obserwacje stwierdzono dla Rb. Istotnie zwiększony poziom tego pierwiastka u osobników otyłych zaobserwowany został we wszystkich tkankach, w tym we wszystkich badanych obszarach mózgu. Co więcej, poziom Rb był silnie skorelowany z fizjologicznymi i metabolicznymi wskaźnikami otyłości.
Wyniki badań składu pierwiastkowego tkanek, wsparte analizami chemometrycznymi, w połączeniu z oceną parametrów fizjologicznych i metabolicznych otyłych zwierząt, pozwoliły zgłębić naszą wiedzę na temat wczesnego stadium otyłości oraz zaproponować Rb jako nowy, potencjalny marker tego schorzenia.

Speaker: Magdalena Szczerbowska-Boruchowska (Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie)

16:15 Nanomateriały do zastosowań przeciwdrobnoustrojowych i przeciwwirusowych: od inżynierii powierzchni do selektywnej biokontroli

Rosnące zagrożenie związane ze skażeniem drobnoustrojami oraz ograniczenia standardowych metod dezynfekcji przyczyniły się do wzrostu zainteresowania wielofunkcyjnymi nanomateriałami o regulowanych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych i przeciwwirusowych. Nasze najnowsze badania koncentrują się na syntezie i projektowaniu nanomateriałów zdolnych do selektywnej inaktywacji patogenów przy jednoczesnym minimalizowaniu szkodliwego wpływu na pożyteczne mikroorganizmy oraz komórki ssacze.
Badamy układy obejmujące m.in. modyfikowane powłoki tlenków metali, nanocząstki z mieszaninami ligandów oraz związki naturalne oraz wykorzystywane już w przemyśle – każdy z nich dostosowany do wykorzystania określonych mechanizmów fizykochemicznych do osiągnięcia zakładanego celu. Dzięki kontrolowanym warunkom syntezy, obejmującym m.in. modyfikację ligandów, stosowanie domieszek lub dodatków reakcyjnych, pokazujemy, w jaki sposób skład materiału i architektura powierzchni wpływają na interakcje biologiczne w skali nano.
Opracowane materiały wykazują szerokie spektrum działania, stabilność oraz biokompatybilność, co czyni je obiecującymi kandydatami do zastosowań w ochronie bioprocesów, urządzeniach medycznych oraz bezpieczeństwie żywności i wody. Praca ta podkreśla znaczenie racjonalnego projektowania materiałów w tworzeniu nowej generacji czynników przeciwdrobnoustrojowych oraz konieczność integracji chemii fizycznej z wymaganiami układów biologicznych.

Kusior, A., Mazurkow, J., Jelen, P., Bik, M., Raza, S., Wdowiak, M., Nikiforov, K., & Paczesny, J. (2024). Copper Oxide Electrochemical Deposition to Create Antiviral and Antibacterial Nanocoatings. Langmuir, 40(29), 14838–14846. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c00642
Maleki-Ghaleh, H., Kamiński, B., Moradpur-Tari, E., Raza, S., Khanmohammadi, M., Zbonikowski, R., Shakeri, M. S., Siadati, M. H., Akbari-Fakhrabadi, A., & Paczesny, J. (2024). Visible Light-Sensitive Sustainable Quantum Dot Crystals of Co/Mg Doped Natural Hydroxyapatite Possessing Antimicrobial Activity and Biocompatibility. Small. https://doi.org/10.1002/smll.202405708
Raza, S., Bończak, B., Atamas, N., Karpińska, A., Ratajczyk, T., Łoś, M., Hołyst, R., & Paczesny, J. (2025). The activity of indigo carmine against bacteriophages: an edible antiphage agent. Applied Microbiology and Biotechnology, 109(1), 24. https://doi.org/10.1007/s00253-025-13414-4
Raza, S., Mente, P., Kamiński, B., Bończak, B., Maleki-Ghaleh, H., Vignesh, V., & Paczesny, J. (2025). Engineering hydrophobic and electrostatic interactions for selective inactivation of bacteriophages by mixed-ligand nanoparticles. Nanoscale, 17(20), 12929–12936. https://doi.org/10.1039/D5NR00612K
Wdowiak, M., Magiera, A., Tomczyńska, M., Adamkiewicz, W., Stellacci, F., & Paczesny, J. (2025). Protecting bacteriophages under UV irradiation with brilliant blue FCF for targeted bacterial control. Biofilm, 9, 100286. https://doi.org/10.1016/j.bioflm.2025.100286
Wdowiak, M., Raza, S., Grotek, M., Zbonikowski, R., Nowakowska, J., Doligalska, M., Cai, N., Luo, Z., & Paczesny, J. (2025). Phage/nanoparticle cocktails for a biocompatible and environmentally friendly antibacterial therapy. Applied Microbiology and Biotechnology, 109(1), 129. https://doi.org/10.1007/s00253-025-13526-x

Speaker: Dr Jan Paczesny (Instytut Chemii Fizycznej PAN)

16:35 Upconverting nanoparticles: from synthesis methods and characterization to bioimaging applications

Nanoparticles (NPs) , which emit light with an energy higher than that energy of the excitation radiation are gaining attention as a new generation of potential probes for many important applications in biomedicine.
The aim of the research was to design, develop the fabrication technology, characterize and apply Gd2O3: Er, Yb nanoparticles and hybrid core/shell NPs (Fe3O4/Gd2O3: Er, Yb, Mg, Nd) as luminescent markers in HeLa cancer cells. The NPs were synthesized using two different methods: high-energy ball milling with NaCl [1] and the homogeneous co-precipitation method [2]. The NPs were characterized using XRD, TEM, SEM, EDX, confocal microscopy and photoluminescence studies.
The first synthesis method produced separate, upconverting NPs emitting light in the first biological window (NIR-1), with red luminescence (664 nm) and a pure monoclinic crystal structure which guaranteed higher upconversion efficiency. XRD studies showed that the average size of the NPs decreased from 42 nm to 22 nm with increasing milling time.
The homogeneous co-precipitation method allowed for the preparation of Fe3O4 NPs (core) consisting of several 13 nm NPs. This technique is suitable to obtain large, high luminescence, paramagnetic nanoparticles. The core/shell NPs had sizes from 220 nm to 641 nm (depends on process parameters). In the core/shell NPs, the addition of Nd3+ quenches the luminescence. The magnetic response of the core/shell samples was paramagnetic. For Fe3O4/Gd2O3: 1% Er3+, 18% Yb3+, 2.5% Mg2+, 0.5% Nd3+, at 300 K, the magnetization value registered at ~ 40 kOe is ~ 5.3 emu·g−1. The NPs are non-toxic up to a concentration of 1000 μg·ml−1 and penetrate cells by the process of endocytosis which has been confirmed by confocal microscopy studies.

[1] I. Kamińska et al. “Influence of high energy ball milling on structural and optical properties of Gd2O3:1% Er3+, 18% Yb3+ nanoparticles supplemented with NaCl”. Ceramics International, 2025. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.03.272.

[2] I. Kamińska et al. “Hybrid upconverting/paramagnetic Fe3O4/Gd2O3: Er3+, Yb3+, Mg2+, Nd3+ nanoparticles – synthesis, characterization and biological applications” Opto-Electronics Review 32, 2024, e150182. https://doi.org/10.24425/opelre.2024.150182.

Acknowledgements

This study was supported by the National Centre for Research and Development, Poland, Research Project No POIR.01.01.01-00-0832/19-00. The research was funded by the Miniatura project of the National Science Centre (DEC-2022/06/X/ST5/00026). This research was partially supported by the "MagTop" project (FENG.02.01-IP.05-0028/23) carried out within the "International Research Agendas" programme of the Foundation for Polish Science co-financed by the European Union under the European Funds for Smart Economy 2021-2027 (FENG).

Speaker: Dr Izabela Kamińska (Institute of Physics, PAS, Warsaw 02-668, Poland)

14:20 → 17:00 Fizyka cząstek elementarnych

14:20 HL-LHC – Nowy rozdział w badaniach fizyki cząstek

Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) w CERN to największy i najpotężniejszy akcelerator cząstek na świecie. Od momentu uruchomienia w 2008 roku umożliwił przeprowadzenie przełomowych eksperymentów w dziedzinie fizyki wysokich energii, w tym potwierdzenie istnienia bozonu Higgsa w 2012 roku – odkrycia, które zostało uhonorowane Nagrodą Nobla. Jednak fizyka cząstek elementarnych nadal kryje wiele tajemnic, a Model Standardowy – choć skuteczny – nie wyjaśnia wielu fundamentalnych zagadnień. Obecna faza działania LHC dobiega końca – planowany termin wyłączenia akceleratora przypada na połowę 2026. Ale to nie koniec drogi, lecz początek nowego etapu. Aby zajrzeć jeszcze głębiej w strukturę materii i zwiększyć czułość eksperymentów na zjawiska nieznane, CERN przygotowuje zmodernizowaną wersję zderzacza – High-Luminosity LHC (HL-LHC).
HL-LHC to znacząca modernizacja infrastruktury Wielkiego Zderzacza Hadronów. Jej głównym celem jest dziesięciokrotne zwiększenie tzw. świetlności, czyli liczby zderzeń cząstek w jednostce czasu. Większa liczba zderzeń oznacza więcej danych, większą czułość na rzadkie procesy fizyczne oraz szansę na obserwację zjawisk wykraczających poza obecnie znane teorie.
Podczas prezentacji przybliżymy cel i znaczenie HL-LHC w kontekście fizyki cząstek elementarnych, nowe technologie wykorzystywane w modernizacji detektorów i akceleratora, wkład międzynarodowy i rolę polskich naukowców w tym globalnym przedsięwzięciu oraz przykłady tego, co możemy odkryć dzięki HL-LHC – od dokładniejszych pomiarów bozonu Higgsa po ślady nowej fizyki.

Speaker: Ewa Stanecka (IFJ PAN Kraków)

15:10 Detektory promieniowania kosmicznego nowej generacji – od pomiarów precyzyjnych do odkryć

W ciągu najbliższych dekad badania nad promieniowaniem kosmicznym o skrajnie wysokich energiach (UHECR) wkroczą w nowy etap dzięki rozbudowie istniejących obserwatoriów (AugerPrime, TA×4, IceCube-Gen2) oraz planowanym eksperymentom nowej generacji (GCOS, GRAND, POEMMA). Nowe technologie umożliwią precyzyjne pomiary energii, masy pierwotnej i zawartości mionów w zdarzeniach atmosferycznych, otwierając drogę do systematycznych badań astrofizycznych źródeł i testowania modeli fizyki cząstek w niedostępnych dotąd reżimach energetycznych. W referacie przedstawię przegląd głównych kierunków rozwoju detekcji UHECR, uwzględniający zarówno precyzyjne obserwacje z wielkich instrumentów naziemnych i kosmicznych, jak i strategie komplementarne – ukierunkowane na detekcję zjawisk rozproszonych, skorelowanych przestrzennie i czasowo. Podkreślę znaczenie otwartości na nieoczekiwane sygnały i anomalie w danych, które mogą zawierać wskazówki dotyczące nieznanych jeszcze mechanizmów. W tym kontekście zaprezentuję potencjał globalnego monitorowania danych oraz udziału obywatelskich systemów detekcji (citizen science) jako uzupełnienia dużych obserwatoriów i jako narzędzia eksploracji przestrzeni obserwacyjnej o niskim poziomie uprzedzeń modelowych. Takie podejścia mogą okazać się istotne nie tylko w poszukiwaniach nowych zjawisk, ale też w poszerzaniu naszej zdolności do weryfikacji współczesnych scenariuszy astrofizycznych i modeli oddziaływań cząstek – w tym dotyczących np. propagacji fotonów o skrajnie wysokich energiach.

Speaker: Dr Piotr Homola (IFJ PAN)

15:35 Przerwa // Break

15:45 Na co nam EIC?

Podczas wykładu przedstawiony zostanie projekt akceleratora EIC.
Omówione zostaną uzasadnienie tematyki oraz przewidywany zakres badań.
Zostanie przedstawiony projekt detektora ePIC.

Speaker: Janusz Chwastowski (IFJ PAN)

16:10 Wielkie dziury i małe cząstki - jak wkrótce będziemy badać oscylacje neutrin

Po ponad dwudziestu latach od odkrycia oscylacji neutrin przygotowujemy się do wejścia w erę eksperymentów, które mają szansę odpowiedzieć na fundamentalne pytania dotyczące neutrin - takie jak łamanie symetrii CP czy hierarchia mas neutrin. W referacie zostaną przedstawione dwa kluczowe eksperymenty akceleratorowe, które są obecnie w fazie budowy: Hyper-Kamiokande w Japonii oraz DUNE w Stanach Zjednoczonych. Oprócz neutrin akceleratorowych będą one również rejestrować cząstki pochodzące z innych źródeł, takich jak atmosfera, Słońce czy supernowe. Omówione zostaną ich nowatorskie technologie detekcji, ambitne cele fizyczne oraz wyzwania związane z osiągnięciem wysokiej precyzji pomiarów – w tym kluczowa rola kontroli niepewności systematycznych. W drugiej części referatu zaprezentowane będą także wybrane nowatorskie koncepcje detektorów oraz źródeł neutrin, które mogą ukształtować przyszłość badań oscylacyjnych.

Speaker: Justyna Lagoda

16:35 Przyszłe zderzacze cząstek – co da się zmierzyć? Co odkryjemy?

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat wysokoenergetyczne zderzacze cząstek stały się jednym z głównych narzędzi badawczych, które doprowadziły do wielu fundamentalnych odkryć w fizyce subatomowej. Po ponad 15 latach od uruchomienia Wielkiego Zderzacza Hadronów środowisko naukowe staje przed wyzwaniem zdefiniowania przyszłości tego kierunku badań. W swoim wystąpieniu przedstawię wybrane niestandardowe przykłady tego, co da się osiągnąć dzięki przyszłym takim maszynom, bazując na niedawnych wynikach prac teoretycznych. Rozważymy przykłady gwarantowanych nowych pomiarów m.in. przy wykorzystaniu wysokoenergetycznych neutrin produkowanych w zderzaczach, jak i bardziej spekulatywne prognozy dotyczące odkryć nowych cząstek elementarnych i ich możliwych związków z budową Wszechświata.

Speaker: Sebastian Trojanowski (National Centre for Nuclear Research)

14:20 → 16:40 Sesja multidyscyplinarna

14:20 Chiralne fonony i ich realizacja w ciałach stałych

Zwykle fonony, jako wibracje sieci krystalicznej, związane są wychyleniem atomów z położenia równowagi oraz ich ruchem liniowym. W jednak w układach wykazujących n-krotną (n>2) symetrie rotacyjną, funkcje falowe fononów mogą nabierać dodatkowej fazy. W takich przypadkach, realizowane mogą być tzw. chiralne fonony, czyli drgania sieci związane z ruchem kołowym atomów dokoła ich położeń równowagi. Najprostszym przykładem są wibracje sieci plastra miodu [1,2]. Podczas wystąpienia, zaprezentuje przykłady badań ab initio (DFT) chiralnych fononów w wybranych związkach, tj. związki typu CoSn (o symetrii P6/mmm, gdzie chiralne fonony realizowane są w podsieci atomów Sn) [3]; magnetycznych topologicznych izolatorów TBi$_2$Te$_4$ (T=Mn, Fe) [4], związków binarnych ABi (A=K, Rb, Cs) zawierających chiralne łańcuchy atomów bizmutu [5], czy ortorombowej struktury YAlSi [6].

[1] L. Zhang and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 115, 115502 (2015).
[2] H. Chen, W. Wu, S. A. Yang, X. Li, and L. Zhang, Phys. Rev. B 100, 094303 (2019).
[3] A. Ptok, A. Kobiałka, M. Sternik, J. Łazewski, P. T. Jochym, A. M. Oleś, S. Stankov, and P. Piekarz, Phys. Rev. B 104, 054305 (2021).
[4] A. Kobiałka, M. Sternik, and A. Ptok, Phys. Rev. B 105, 214304 (2022).
[5] J. Skórka, K.J. Kapcia, P.J. Jochym, and A. Ptok, Matter. Today Commun. 35, 105888 (2023).
[6] S. Basak and A. Ptok, Crystals 12 , 436 (2022).

Speaker: Andrzej Ptok (Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk)

14:40 Równanie g-subdyfuzji jako uniwersalne równanie dyfuzji anomalnej

Speaker: Prof. Tadeusz Kosztołowicz (Institute pf Physics, Jan Kochanowski University, Kielce, Poland)

Kosztolowicz_ZFP_2025.docx

15:00 Dwie wysoko uporządkowane struktury globalne zaobserwowane w złożach kul upakowanych wewnątrz wibrującego cylindra: eksperyment, struktury lokalne i modelowanie położenia warstw

W załączniku

Speaker: Wiesław Z. Polak (Politechnika Lubelska)

PTF2025-POLAK-upakowanie_kul-07c.odt

PTF2025-POLAK-upakowanie_kul-07c.pdf

15:20 Przerwa // Break

15:40 The new nanorocket propulsion mechanism based on fast water expulsion from hydrophobic porous materials

Speaker: Yuriy Bushuev (University of Silesia in Katowice)

Bushuev_abstract.docx

16:00 Synergia potencjału badawczego Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego oraz infrastruktury klinicznej Centrum Onkologii w Bydgoszczy w rozwiązywaniu aktualnych zagadnień z zakresu fizyki medycznej i medycyny nuklearnej

Synergia potencjału badawczego Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego oraz infrastruktury klinicznej Centrum Onkologii w Bydgoszczy w rozwiązywaniu aktualnych zagadnień z zakresu fizyki medycznej i medycyny nuklearnej

prof. dr hab. Yuriy Zorenko1,2,3

1Katedra Materiałów Optoelektronicznych, Wydział Fizyki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego
2Zakład Fizyki Medycznej Centrum Onkologii w Bydgoszczy
3Prewoniczacy Bydgoskiego oddziału PTF

Wykład przedstawia retrospektywę osiągnięć z lat 2021–2025 w zakresie wspólnej działalności naukowej, organizacyjnej i dydaktycznej prowadzonej przez Katedrę Materiałów Optoelektronicznych Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego (UKW) oraz Zakład Fizyki Medycznej i Zakład Medycyny Nuklearnej Centrum Onkologii w Bydgoszczy. Osiągnięcia te ukazują ogromny potencjał wynikający z połączenia wiedzy i doświadczenia fizyków pracujących w środowisku akademickim w dziedzinie fizyki i inżynierii materiałowej z praktyką i inicjatywą fizyków medycznych zatrudnionych w Centrum Onkologii. Współpraca ta pozwala na skuteczne rozwiązywanie aktualnych problemów fizyki medycznej i medycyny nuklearnej. Kluczowe znaczenie ma także możliwość łączenia nowoczesnej aparatury badawczej uczelni z zasobami infrastruktury klinicznej Centrum Onkologii.
Wykład obejmuje następujące zagadnienia:
a) Realizacja cyklu prac naukowych na rzecz Centrum Onkologii w Bydgoszczy w obszarze radioterapii i medycyny nuklearnej, obejmujących opracowanie, konstrukcję i wdrożenie nowych detektorów scyntylacyjnych światłowodowych oraz detektorów termoluminescencyjnych do pomiaru dawek różnych typów promieniowania jonizującego w procedurach terapii nowotworów. Dotyczy to także pomiarów dawek pochodzących od tzw. wiązek mieszanych. W szczególności:
• pomiar dawek i rozkładów energetycznych promieniowania rentgenowskiego oraz ocena jego właściwości w procedurach kontroli jakości i stabilności pracy akceleratorów liniowych;
• pomiar in situ dawek promieniowania gamma w procedurach brachyterapii wewnątrz ciała pacjentów;
• pomiar in situ dawek promieniowania rentgenowskiego w procedurach teleradioterapii na powierzchni ciała pacjentów;
• pomiar in situ dawek składników mieszanego promieniowania jonizującego (cząstki alfa, jony 7Li oraz kwanty gamma) w procedurach terapii borowo-neutronowej (BNCT).
b) Reprezentowanie Centrum Onkologii w Bydgoszczy w międzynarodowej organizacji partnerskiej Crystal Clear Collaboration (CERN) w latach 2022–2025.
c) Organizacja wspólnych międzynarodowych wydarzeń naukowych w Centrum Onkologii w Bydgoszczy w latach 2021–2025, w tym: 12th International Conference on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation (LUMDETR 2021); 79th Crystal Clear Collaboration General Meeting and Collaboration Board Meeting (2023) oraz planowane 17th International Conference on Scintillating Materials and their Applications (SCINT 2028).
d) Udział w opracowywaniu programu studiów oraz prowadzeniu zajęć dydaktycznych na nowym kierunku studiów dualnych „Fizyczne podstawy radioterapii i diagnostyki obrazowej”, realizowanych wspólnie przez UKW i Centrum Onkologii w Bydgoszczy, w celu przygotowania nowego pokolenia specjalistów dla potrzeb Centrum Onkologii.

Speaker: Prof. Yuriy Zorenko (Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz/Oncology Centers in Bydgoszcz)

Yuriy Zotrenko-oral.docx

16:20 Model Price'a-Pareto-Giniego dla sieci ewoluujących

Rozważamy model Price’a dla ewoluującej sieci, tj. rosnącego grafu, w którym przy każdym kroku dodajemy nowy wierzchołek i łączymy jego krawędzie z istniejącymi wierzchołkami, stosując mieszaninę zasad preferencyjnego czysto losowego dołączania. Możemy wyprowadzić oczekiwane stopnie wierzchołków w tym modelu i wykazać, że są one zgodne z wartościami statystyk pozycyjnych w rozkładzie Pareto 2-rodzaju. Ponadto, możemy pokazać, że dla takiego układu dynamicznego indeks Giniego (dobrze znany z ekonometrii jako miara nierówności) jest niezmienniczy. Przedstawimy zastosowanie opisanego modelu do rzeczywistych danych z sieci cytowań. Większość omawianych wyników została uzyskana we współpracy z Markiem Gagolewskim i Barbarą Zogałą-Siudem, ale współpracowaliśmy także z Anną Ceną, Luciem Bertoli-Barsottim, Przemysławem Nowakiem i Maciejem J. Mrowińskim.

Speaker: Grzegorz Siudem (Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki)

16:20 Stabilność pamięci w mózgu z perspektywy teorii informacji i termodynamiki stochastycznej

W jaki sposób mózg zapisuje i przechowuje informację długofalową? Dlaczego pamiętamy coś przez wiele lat i jak dużo energii na to zużywamy? Stabilność pamięci jest o tyle dziwna, że mózg jest stochastycznym obiektem (duża zawartość szumu w temperaturze 300 K). Ma to związek z efektywnym kodowaniem informacji, oraz jej stabilnym przechowywaniem w synapsach (połączeniach między neuronami). Opowiem o tych zagadnieniach z fizycznego punktu widzenia, w oparciu o teorię informacji i najnowszych koncepcjach termodynamiki stochastycznej.

Speaker: Jan Karbowski (Uniwersytet Warszawski)

bounds_div.pdf

entropy_synapses.pdf

info_thermo_brain.pdf

ltp_spines.pdf

17:00 → 19:00 Sesja plakatowa

17:00 → 18:00 Sesja plenarna: Dla wykładowców zdalnych ze stref czasowych Ameryki

18:30 → 20:30 Bankiet

Wednesday, 10 September

09:00 → 11:00 Sesja plenarna

09:00 Obrazowanie pozytonium i obrazowanie stopnia splątania kwantowego za pomocą tomografu J-PET

W załączniku

Speaker: Paweł Moskal (Uniwersytet Jagielloński)

2025_Moskal_Zjazd_Fizykow_Polskich_pol.docx

09:00 → 17:00 Wystawa sponsorów i prezentacja ofert studiów dla szkół i studentów

11:00 → 11:20 Przerwa

11:20 → 12:40 Fizyka medyczna

11:20 Nowe wyzwania w dozymetrii klinicznej i kontroli jakości w radioterapii

Od lat obserwowany jest dynamiczny postęp technologiczny w technikach
dostarczania dawki w radioterapii. Jego motorem jest z jednej strony
potrzeba eskalacji dawki w obszarze tarczowym, z drugiej zaś
oszczędzenie tkanek sąsiadujących z nowotwerem. Submilimetrowa precyzja
techniczna i mechaniczna stała się codziennością stawiając przed
dozymetrią kliniczną niełatwe wyzwanie w zakresie monitorowania jakości.
Szczególnie dokuczliwe jest opóźnienie rynku narzędzi dozymetrycznych w
obszarze kontrolowania technik dynamicznych oraz hybrydowych
akceleratorów do radioterapii adaptacyjnej.
W trakcie prezentacji zarysowane zostaną projekty badawcze prowadzone w
ramach współpracy fizyków z Centrum Onkologii w Bydgoszczy z innymi
podmiotami, w szczególności z Wydziałem Fizyki Uniwersytetu Kazimierza
Wielkiego w Bydgoszczy.

Speaker: Janusz Winiecki (Centrum Onkologii w Bydgoszczy)

11:45 Nowatorskie rozwiązania dozymetryczno - technologiczne przesłanką do bezpieczeństwa realizacji radioterapii, na przykładzie filiowej struktury radioterapii we Wrocławiu, Legnicy i Jeleniej Górze

Wstęp

Jednym z warunków bezpiecznego stosowania promieniowania jonizującego w promieniolecznictwie jest zapewnienie wysokiej zgodności parametryzacji dozymetrycznej aparatury, oraz zgodności symulacji obliczeniowych z rzeczywistością realizowaną na przyśpieszaczach liniowych, standardowo używanych w klinice.

Cel

Celem pracy jest przedstawienie metodologi i formalizmu kontroli dozymetrycznych oraz nadzoru nad funkcjonowaniem całego portu maszynowego zakładu radioterapii, funkcjonującego w trzech lokalizacjach, odległych o (70-110) km od macierzystego zakładu radioterapii, w którym przygotowywany jest proces leczenia.

Materiał i Metoda

DCOPiH działa w oparciu o 10 przyspieszaczy liniowych, 6 w ośrodku we Wrocławiu, 2 w Jeleniej Górze, dwa w Legnicy, oraz o 5 tomografów rtg do parametryzacji rozkładu dawki. Dame obliczeniowe przygotowywane są w oparciu o system planowania leczenia i nadzoru radioterapii, który integruje wszystkie maszyny, a system serwerów znajduje się w jednostce macierzystej. Wszystkie urządzenia połączone są ciemnym łączem światłowodowym

Protokół sterowania transmisją danych TCP jest połączeniowym, niezawodnym, strumieniowym protokołem komunikacyjnym stosowanym do przesyłania danych między procesami uruchomionymi na różnych urządzeniach.

Protokół TCP korzysta z usług protokołu IP do wysyłania i odbierania danych oraz ich fragmentacji wtedy, gdy jest to konieczne.

Protokół TCP zapewnia wiarygodne przesyłanie danych pomiędzy dwoma hostami, wykorzystując do tego kilka mechanizmów, takich jak: sumy kontrolne i numery sekwencyjne.

Do celów parametryzacji dozymetrycznej używany jest integracyjny system myQa firmy Iba, który pozwala wykonać pomiary bezpośrednio, ale również prowadzić ich zdalny nadzór, co zapewnia jednorodność działania specjalistów fizyki medycznej we wszystkich naszych placówkach. Aby przybliżyć zakres zadań i kompetencji fizyka odpowiedzialnego za bezpieczeństwo dozymetryczne, w ramach wyników, przedstawione zostaną sprawozdania z badań metrycznych przykładowego akceleratora liniowego.

Wnioski

Nadzór specjalisty fizyki medycznej nad aparaturą terapeutyczną jest zadaniem wysokiej precyzji i świadectwem dojrzałości metrycznej osoby wykonującej pomiar. Bezpieczeństwo leczenia promieniami wymaga wieloetapowego procesu kontroli: samych urządzeń jaki aparatury metrycznej regularnie kontrolowanej i dostosowanej do nowej technologii, jednorodności metod postępowania, skrupulatnie opracowanego rachunku błędów, ale nade wszystko świetnie wyspecjalizowanej kadry.

Speaker: Dr Marzena Janiszewska (ZFM DCOPIH)

12:10 Pierwsze badania kliniczne nad pozytonium jako biomarkerem w ocenie guzów neuroendokrynnych

W załączniku

Speaker: Ewa Stępień (Uniwersytet Jagielloński, Zakład Fizyki Medycznej)

2025_ZFP Katowice_Stepien_pol.docx

11:20 → 12:40 Fizyka molekularna

11:40 NEW ORGANIC ENERGY DONOR-ACCEPTOR SYSTEM FOR SOLUTION-PROCESSABLE LUMINESCENT THERMAL INDICATORS

Organic molecules exhibiting so-called excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) have demonstrated unique fluorescent properties, including dual-emission and large values of Stokes shift [1]. However, their application in thin films and related technologies is limited and mainly focused on the realization of efficient white light organic light-emitting diodes (WOLEDs) [2]. In the frame of exploring new applications for ESIPT compounds, we have designed and synthesized two benzothiazole isomers with tailored optical properties in thin films.

First, we have demonstrated that tuning of fluorescence emission wavelength and fluorescence quantum yield for those compounds resulted from modified (inter)molecular interactions in thin films. The latter were achieved by optimization of several parameters, including selection of solvent used for deposition and by studying the effect of the annealing temperature [3]. Basing on this approach, we have also elaborated more advanced materials in form of thin films incorporating ESIPT molecules. It was achieved by doping the ESIPT analogues with a novel far-red fluorescent dye, thus realizing organic Förster resonance energy transfer (FRET) systems. We have explored the role of their molecular interactions by studying their morphology and fluorescent properties. Such analysis enabled us to develop unique temperature indicators based on FRET mechanism. The developed temperature indicators are air-stable, capable of detecting multiple temperature ranges, and compatible with naked eye inspection under UV illumination. Finally, the application of thin films as thermal indicators was demonstrated for simple visual inspection and for ratiometric sensing, showing noticeable color changes every 20 °C and remarkable sensitivities of up to 14 % °C-1 [4].

References:
[1] Kwon, J. E.; Park. S. Y., Advanced Organic Optoelectronic Materials: Harnessing Excited-State Intramolecular Proton Transfer (ESIPT) Process. Adv. Mater. 2011, 23, 3615-3642
[2] Yang, N.; Yue, G.; Zhang, Y.; Qin, X.; Gao, Z.; Mi, B.; Fan, Q.; Qian, Y., Reproducible and High-Performance WOLEDs Based on Independent High-Efficiency Triplet Harvesting of Yellow Hot-Exciton ESIPT and Blue TADF Emitters. Small 2024, 20, 2304615
[3] Soares, F. A.; Martinez-Denegri, G.; Baptista, L. A.; Sleczkowski, P.; Steinbuchel, A., Balancing the Push-Pull Effect on the Synthesis and Fluorescent Properties of New ESIPT Dyes for Thin Film Applications. J. Phys. Chem. C 2023, 127, 17624-17636
[4] Martinez-Denegri, G.; Soares, F. A.; Sleczkowski, P., Wide Color Gamut and High Sensitivity in Luminescent Thermal Indicators from an Organic Energy Donor-Acceptor System with Tunable Molecular Interactions. Adv. Optical Mater. 2025, 13, 2403073.

Speaker: Piotr Ślęczkowski (International Centre for Research on Innovative Biobased Materials (ICRI-BioM) – International Research Agenda, Lodz University of Technology, Lodz, Poland)

12:00 Analiza MARVEL wysokorozdzielczych widm rowibronicznych ¹²C¹⁶O

Tlenek węgla (CO) jest jedną z kluczowych cząsteczek w badaniach atmosfer planet i egzoplanet oraz procesów zachodzących w przestrzeni kosmicznej. Precyzyjne wyznaczenie energii jego poziomów energetycznych oraz opisanie procesów nimi zarządzających ma fundamentalne znaczenie dla modelowania zjawisk i dynamiki obiektów astrofizycznych.
Badania prowadzone w Laboratorium Spektroskopii Materiałów (LSM) Instytutu Nauk Fizycznych są ukierunkowane na precyzyjne pomiary częstotliwości molekuł wykorzystywanych m.in. przez globalną bazę danych ExoMol. Wyniki naszych badań, 806 linii spektralnych progresji (v’ – 0) systemu Camerona (a3Π – X1Σ+), istotnie rozszerzyły te zasoby i dostarczyły informacji na temat struktury elektronowej i dynamiki molekuły tlenku węgla w zakresie systemów zabronionych regułami wyboru. Otrzymane widma otrzymano za pomocą spektroskopii absorpcyjnej w zakresie próżniowego ultrafioletu (VUV-FT) z wykorzystaniem spektrometru Fouriera zainstalowanego na linii DESIRS synchrotronu SOLEIL pod Paryżem.
W celu zbudowania bazy ExoMol dla molekuły CO zastosowano algorytm MARVEL (Measured Active Rotational-Vibrational Energy Levels), który umożliwia dokładne określenie poziomów energetycznych CO poprzez systematyczną analizę szerokiego zbioru danych eksperymentalnych. Wykorzystanie MARVEL pozwoliło na integrację wyników z 17 wcześniejszych badań, prowadząc do weryfikacji 5213 przejść ro-wibronicznych oraz wyznaczenia energii 2586 poziomów energetycznych obejmujących sześć najniżej położonych stanów elektronowych cząsteczki CO. Algorytm ten stanowi zaawansowane narzędzie umożliwiające unifikację danych spektroskopowych i ich spójną interpretację. Dzięki niemu będzie można wygenerować nieznane dotąd linie o wysokich rotacjach dla systemów będących przedmiotem obecnej pracy.
Przedstawione badania są wynikiem współpracy grupy fizyków molekularnych Uniwersytetu Rzeszowskiego z University College London (Wielka Brytania), Vrije Universiteit (Holandia), Massachusetts Institute of Technology (USA), Khalifa University (Zjednoczone Emiraty Arabskie), Synchrotron SOLEIL (Francja), Politechnika Rzeszowska, oraz HUN-REN–ELTE Complex Chemical Systems Research Group (Węgry).

Speaker: Aleksandra Stasik (Laboratorium Spektroskopii Materiałów, Instytut Nauk Fizycznych, Uniwersytet Rzeszowski, al. Tadeusza Rejtana 16C, 35-959 Rzeszów, Polska & Szkoła Doktorska Uniwersytetu Rzeszowskiego, Uniwersytet Rzeszowski, al. Tadeusza Rejtana 16C, 35-959 Rzeszów, Polska)

Abstract_49.ZFP_A.Stasik.odt

12:20 Spektroskopia Fourierowska izotopologu 13C18O oraz analiza deperturbacyjna poziomów A1Π(v = 0 - 5)

Speaker: Stanisław Ryzner (Uniwersytet Rzeszowski)

Abstrakt - 00 - 2025.06.06 - SR.docx

11:20 → 12:40 Mechanika kwantowa

11:20 Czy natura pozwala na współdzielenie nielokalności? O monogamii i poligamii w świecie kwantów

Nielokalność kwantowa to zjawisko, w którym wyniki pomiarów wykonywanych w przestrzennie odseparowanych stacjach wykazują silne korelacje, niemożliwe do wyjaśnienia w ramach klasycznych teorii. Powszechnie przyjmowano, że obowiązuje zasada monogamii nielokalności – czyli że nie da się jej współdzielić pomiędzy wieloma obserwatorami. Pokazujemy, że zasada ta dotyczy wyłącznie przypadków z trzema uczestnikami. Dla większej liczby obserwatorów możliwe jest jednoczesne zaobserwowanie nielokalności w różnych konfiguracjach. Zjawisko to może znaleźć zastosowanie m.in. w wielostronnej dystrybucji kluczy kwantowych oraz testowaniu złożonych sieci kwantowych.

Speaker: Prof. Wiesław Laskowski (Uniwersytet Gdański)

11:40 Bell nonlocality and its applications in certification of quantum states and measurements

Bell nonlocality—the existence of correlations that cannot be reproduced by means of local hidden variable models—is one of the most distinctive features of quantum theory. Indeed, the pioneering experiments to verify the existence of this phenomenon were awarded a Nobel Prize in Physics in 2022. What is more, beyond its fundamental interest, Bell nonlocality has been recognized as a valuable resource for various applications within device-independent quantum information processing, where observers process information without placing trust into the devices themselves. One of such applications that has recently gained substantial interest, driven by the recent rapid development of new quantum technologies, is the device-independent certification of entangled quantum states and the measurements performed on them, commontly referred to as self-testing. In this talk I will present our recent results [1,2] exploiting Bell nonlocality to design self-testing schemes for arbitrary quantum states and measurements. Our results are formulated within the framework of quantum networks in which many observers share correlations, possibly quantum, which are distributed by multiple of sources. The key ingredient of our method is the construction of a family of Bell inequalities that enable the self-testing of a tomographically complete set of measurements performed by an arbitrary number of observers, as well as an arbitrary number of maximally entangled pair of particles shared among them.

References:
[1] S. Sarkar, C. Datta, S. Halder, R. Augusiak, Self-testing composite measurements and bound entangled state in a single quantum network, Phys. Rev. Lett. 134, 190203 (2025).
[2] S. Sarkar, A. C. Orthey, Jr., R. Augusiak, A universal scheme to self-test any quantum state and extremal measurement, arXiv:2312.04405.

Speaker: Prof. Remigiusz Augusiak (CFT PAN)

12:40 → 14:20 Przerwa obiadowa

14:15 → 17:00 Fizyka medyczna

14:15 Spektroskopia mikrofalowa w diagnostyce medycznej

Spektroskopia mikrofalowa to metoda pomiarowa polegająca na analizie transmisji oraz odbicia sygnału mikrofalowego od badanego obiektu w celu wyznaczenia jest przenikalności elektrycznej. Pozwala to na bezinwazyjne i szybkie (nawet w ułamku sekundy) badanie parametrów dielektrycznych próbki. Dotychczas metoda ta znalazła zastosowanie w wielu obszarach inżynierskich – od budownictwa (m.in. pomiar wilgotności ścian) po rolnictwo (np. kontrola świeżości owoców).mCelem niniejszej pracy to implementacja spektroskopii mikrofalowej w diagnostyce medycznej. Aby tego dokonać opracowany zostały dwa prototypy czujników: kardiologicznego „RuFuS” (Radio Frequency Spectroscopy) oraz „RFlect” do pomiarów zmian impedancji mięśni.

Pierwszy z prototypów ma docelowo umożliwić ocenę ilości płynu gromadzącego się w pęcherzykach płucnych pacjentów z niewydolnością serca. Zastój płucny pozostaje jedną z głównych przyczyn hospitalizacji w przypadkach niewyrównanej niewydolności serca [1]. Polega on na gromadzeniu się płynu przesiękowego w pęcherzykach płucnych, co zaburza wymianę gazową. Aby opracować bardziej spersonalizowane terapie, konieczne jest stworzenie nowatorskich narzędzi diagnostycznych, pozwalających na efektywniejsze i precyzyjniejsze dawkowanie leków moczopędnych.

Testy pierwszej wersji układu wykazały, że u pacjentów z zastojem płucnym, potwierdzonym badaniem RTG, absorpcja promieniowania radiowego jest istotnie wyższa w porównaniu z grupą kontrolną [2]. Urządzenie zostało objęte ochroną patentową (nr Pat. 24598, Urząd Patentowy RP), co otwiera drogę do dalszych prac rozwojowych i możliwego wdrożenia w praktyce klinicznej. Drugi z prototypów, „RFlect”, przeszedł już szczegółowe analizy numeryczne oraz serię testów eksperymentalnych, co potwierdziło jego czułość na niewielkie zmiany impedancji w układach wielowarstwowych o wysokiej stratności. W kolejnej fazie planujemy wykorzystać ten czujnik do nieinwazyjnej oceny hipotonii mięśniowej, otwierając drogę do nowych możliwości monitorowania pacjentów z zaburzeniami nerwowo-mięśniowymi oraz wspomagania procesów rehabilitacyjnych.

Speaker: Dr Maciej Ślot (Uniwersytet Łódzki)

MŚ_abstrakt (1).docx

14:35 Spektroskopia elektronowego rezonansu spinowego w badaniu mikro- i nanostruktur magnetycznych przeznaczonych do zastosowań biomedycznych

Nośniki leków w terapii celowanej, hipertermia magnetyczna czy negatywne środki kontrastujące do badań MRI to tylko wybrane przykłady zastosowań nanocząstek magnetycznych w teranostyce. Szybko postępujący rozwój nanomedycyny sprawia, że coraz bardziej potrzebne są uniwersalne narzędzia do badania właściwości takich mikroskopowych struktur i ustalenia ich interakcji z otoczeniem biologicznym. Metodą, którą z powodzeniem można wykorzystać w tym celu, okazuje się być spektroskopia elektronowego rezonansu spinowego (ESR) [1].
Nanocząstki z rdzeniem wykonanym z magnetytu (Fe3O4) lub maghemitu (γ-Fe2O3) i różną funkcjonalizacją powierzchni a także mikrokapsułki oraz znane pod angielską nazwą „liquid marbles”- opłaszczone krople z wbudowanym w powłokę tlenkiem żelaza w postaci proszku albo wyizolowanych z bakterii magnetotaktycznych magnetosomów to tylko wybrane przykłady obiektów, jakie charakteryzowaliśmy z wykorzystaniem spektroskopii ESR. Pomiary umożliwiły m.in. określenie rodzaju i właściwości materiału rdzenia nanocząstek oraz zbadanie jego anizotropii magnetokrystalicznej oraz powierzchniowej. Zakres otrzymywanych informacji został rozszerzony dzięki zastosowaniu znacznika spinowego TEMPO (2,2,6,6-tetrametylo-1-oksopiperydyny), który trwale dołączono do biozgodnej powłoki nanocząstek tlenku żelaza. Analiza sygnałów elektronowego rezonansu paramagnetycznego zarejestrowanych w szerokim zakresie temperatur dla przyłączonego nitroksydu umożliwiła bowiem uzyskanie dodatkowych danych o cechach polimerowej otoczki a także interakcjach nanostruktur z środowiskiem biologicznym (np. pełną krwią ludzką, komórkami czy tkankami) [2,3]. W tym przypadku niezwykle przydatne okazały się symulacje widm wykonane w programie EasySpin, które umożliwiły m.in. wyznaczenie czasu korelacji rotacyjnej znacznika spinowego oraz innych parametrów otrzymanych sygnałów, m.in. wartości głównych tensora oddziaływania nadsubtelnego. Spektroskopia ESR okazała się także bardzo dobrym narzędziem do śledzenia procesu endocytozy znakowanych spinowo nanocząstek a także monitorowania reakcji oksydacyjno-redukcyjnych, zachodzących wewnątrz komórek drożdży piekarniczych. Dodatkowym atutem zastosowania znacznika TEMPO była możliwość obrazowania funkcjonalizowanych nim nanocząstek magnetytu w różnych ośrodkach, m.in. w celu śledzenia dyfuzji wstrzykniętego do hydrożelowego fantomu nośnika leku chemioterapeutycznego [4].
Badania prowadzone w ostatnich latach na Uniwersytecie Adama Mickiewicza w Poznaniu mają za zadanie w lepszym stopniu poznać własności nanostruktur magnetycznych zawierających tlenki żelaza i zrozumieć mechanizmy ich interakcji z materią biologiczną, co jest niezbędne na etapie poprzedzającym przyszłe zastosowania kliniczne. Spektroskopia elektronowego rezonansu spinowego okazuje się bardzo przydatnym narzędziem w takich projektach naukowych.
Literatura:
[1]. T. Kubiak, B. Dobosz, Road Map for the Use of Electron Spin Resonance Spectroscopy in the Study of Functionalized Magnetic Nanoparticles, Materials 18 (2025).
[2]. T. Kubiak, The Influence of Blood and Serum Microenvironment on Spin-Labeled Magnetic Nanoparticles, Magnetism 4(2), (2024), 114-124.
[3]. R. Krzyminiewski, B. Dobosz, i inni, ESR as a monitoring method of the interactions between TEMPO-functionalized magnetic nanoparticles and yeast cells, Scientific Reports 9, (2019), 18733.
[4]. R. Krzyminiewski, T. Kubiak i inni, EPR spectroscopy and imaging of TEMPO-labeled magnetite nanoparticles, Current Applied Physics 14(5) (2014), 798–780.

Speaker: Tomasz Kubiak (Wydział Fizyki i Astronomii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu)

14:55 Śladami Marii Skłodowskiej-Curie: jak podstawowe badania z fizyki jądrowej napędzają rozwój radioterapii

Maria Skłodowska-Curie położyła fundamenty pod rozwój fizyki jądrowej i radioterapii, łącząc odkrycia naukowe z ich praktycznym zastosowaniem w medycynie.
Podążając śladami odkryć z zakresu fizyki jądrowej, zostanie wskazany związek między nauką podstawową a jej rolą jako siły napędowej postępu klinicznego w onkologii radiacyjnej.
Prezentacja pokaże na wybranych przykładach, w jaki sposób badania w dziedzinie fizyki jądrowej przekładają się na innowacje technologiczne i zwiększenie precyzji leczenia.
Współczesna radioterapia, w tym zaawansowane techniki, takie jak terapia protonowa, wciąż czerpie z podstawowych badań nad strukturą jądra atomowego, oddziaływaniami cząstek oraz mechanizmami promieniotwórczości.

Speaker: Renata Kopec (Instytut Fizyki Jądrowej PAN)

15:20 Przerwa // Break

15:40 Radiologiczne skutki ataku bronią jądrową

Jednym czynników rażenie broni jądrowej jest promieniowanie jonizujące, które powstaje zarówno bezpośrednio w momencie wybuchu, jak i w wyniku skażenia promieniotwórczego terenu. Przebywanie w schronieniu w chwili eksplozji oraz w pierwszych dniach po niej może znacząco ograniczyć dawkę pochłoniętego promieniowania i zmniejszyć ryzyko wystąpienia ostrej choroby popromiennej, która może prowadzić do śmierci. Mimo to, nawet niewielkie dawki promieniowania budzą duże obawy społeczne ze względu na możliwe odległe skutki zdrowotne, takie jak nowotwory złośliwe czy zmiany genetyczne u potomstwa. Na podstawie ponad czterech dekad badań osób, które przeżyły zrzucenie bomb atomowych na Hiroszimę i Nagasaki, Międzynarodowa Komisja Ochrony Radiologicznej oszacowała, że ryzyko zgonu z powodu białaczki wynosi 0,9% na każdy 1 Sv otrzymanej dawki, a ryzyko śmierci z powodu guzów litych spowodowanych promieniowaniem – 5% na 1 Sv. Częstość występowania mutacji genetycznych u dzieci osób napromienionych jest również niska – nie przekracza 0,6% na 1 Sv, co nie odbiega znacznie od poziomu tła naturalnego. Nie zaobserwowano także wzrostu częstości zachorowań na nowotwory czy inne choroby u dzieci poczętych po ekspozycji na promieniowanie jednego lub obojga rodziców. Najbardziej wrażliwą grupą są kobiety w ciąży pomiędzy 8 a 15. tygodniem – w ich przypadku narażenie na dawkę 1 Sv może skutkować opóźnieniem rozwoju intelektualnego u około połowy dzieci. Okazuje się jednak, że tak wysokie dawki promieniowania można otrzymać zasadniczo tylko bardzo blisko epicentrum wybuchu, gdzie promieniowanie cieplne i fala uderzeniowa stanowią podstawowy czynnik rażenia i prowadzą do całkowitych zniszczeń.

Speaker: Pawel Olko (Instytut Fizyki Jądrowej PAN)

16:00 Obrazowanie to nie tylko jonizujące promieniowanie

Speaker: Teresa Kasprzyk-Kucewicz (Instytut Inżynierii Biomedycznej, Wydział Nauk Ścisłych i Technicznych, Uniwersytet Śląski w Katowicach)

ZFP 2025_ Kasprzyj-Kucewicz.docx

16:20 Sercem i mózgiem o kofeinie: porównanie ICG i rsfMRI w pojedynczym przypadku

W załączniku

Speaker: Ilona Karpiel (Łukasiewicz Research Network - Krakow Institute of Technolofy)

ZF2025.docx

16:40 Wpływ promieniowania jonizującego na egzosomy wyizolowane z linii PC3

Egzosomy to zewnątrzkomórkowe pęcherzyki (o rozmiarach około 30–100 nm) tworzone przez większość komórek eukariotycznych. Odgrywają one istotną rolę w komunikacji międzykomórkowej, a także są podejrzewane o udział w rozwoju nowotworów. Mogą być również wykorzystane jako nośnik substancji aktywnych w terapiach celowanych.
Celem badania jest analiza wpływu promieniowania na egzosomy w zależności od dostarczonej dawki i zastosowanego rodzaju promieniowania. Egzosomy zostały wyizolowane z linii komórkowej PC3, pochodzącej z przerzutu do kości ludzkiej powstałego z pierwotnego raka prostaty IV stopnia.
Napromienianie egzosomów przeprowadzono z wykorzystaniem wiązki protonowej (CCB w IFJ PAN), a w najbliższych tygodniach planowane są napromieniania z użyciem wiązek fotonowych i elektronowych. Napromienione próbki są badane za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM) oraz analizy śledzenia nanocząsteczek (NTA). Techniki te pozwalają stwierdzić, czy promieniowanie zaabsorbowane przez próbkę zawierającą pojedyncze nanocząsteczki wpływa na utworzenia klastrów egzosomów. Ich formowanie pozwala na łatwiejszą detekcję przy użyciu cytometrii przepływowej, co przekłada się na zwiększenie dokładności metod diagnostycznych z wykorzystaniem egzosomów.

Speaker: Adam Spyra

14:20 → 17:00 Mechanika kwantowa

15:20 Przerwa // Break

15:40 Kataliza w transformacji kwantowych stanów w zastosowaniu do silników cieplnych

Jako inspiracja zaczerpnięta z dziedziny chemii, katalizator został
wprowadzony do teorii informacji kwantowej jako układ pomocniczy, który
rozszerza zakres możliwych transformacji stanów, pozostając niezmieniony w
trakcie protokołu. W niniejszym referacie przedstawię, jak ta idea może
zostać zastosowana do nierównowagowych stanów kwantowych, gdzie
transformacja odpowiada pojedynczemu cyklowi silnika cieplnego [1, 2].
Kataliza w tym przypadku prowadzi do poprawy wydajności i mocy takiego
silnika. Powyższy schemat dyskretnej maszyny cieplnej został następnie
uogólniony na silniki pracujące w ciągłym sprzężeniu z otoczeniem
termicznym, w ramach dynamiki opisanej markowskim równaniem master.

[1] M. Łobejko et al., Phys. Rev. Lett. 132, 260403
[2] T. Biswas et al., Phys. Rev. E 110, 044120

Speaker: Dr Marcin Łobejko (Uniwersytet Gdański)

16:20 Competing quantum correlations in bosonic networks

Pdf and tex files of the abstract are attached.

Speaker: Zbigniew Ficek (Univwersity of Zielona Gora)

ZFZFP25.pdf

ZFZFP25.tex

16:40 Controlling Spectral Universality through Quantum Graph Topology: Experimental Realization

We investigate how the topology of quantum graphs influences their spectral properties, such as the number and distribution of eigenvalues and their statistical correlations. We present the application of microwave networks as a tool for simulating quantum graphs and experimentally investigating their spectral properties.
Quantum graphs are widely used as effective models of quantum chaotic systems, allowing for investigations of their spectral properties. By appropriately designing the graph topology, one can obtain spectral statistics corresponding to all three symmetry classes defined in Random Matrix Theory (GOE, GUE, GSE) and examine their properties. The research can be extended to open systems with absorption. Microwave networks allow for the experimental realization of graphs corresponding to each of these three symmetry classes and are currently the only known physical system capable of achieving this.

In addition, we explore other relations between the topological structure of the graph and its energy spectrum. We demonstrate how to construct quantum graphs that violate Weyl's law, as well as graphs with different topologies but identical scattering properties. Spectral analysis also enables the determination of the graph’s Euler characteristic, i.e., the difference between the number of its vertices and edges.

All theoretical and numerical results were experimentally confirmed using microwave networks simulating the corresponding quantum graph structures.

Speaker: Mr Michał Ławniczak (Instytut Fizyki PAN)

14:20 → 17:00 Nowoczesne technologie w fizyce

14:20 Kompleksowa interferometria w badanach plazmy laserowej

Spontaniczne pola magnetyczne (SPM) oraz proces ich powstawania należą do jednych z najbardziej interesujących zjawisk zachodzących podczas oddziaływania intensywnego promieniowania laserowego z materią. Wcześniejsze badania (eksperymentalne i teoretyczne) wykazały, że SPM przekraczające 1MG mogą znacznie modyfikować współczynniki transportu plazmy i tym samym wpływać na rozkłady koncentracji elektronowej i temperatury plazmy, absorpcję promieniowania laserowego oraz wartość ciśnienia ablacyjnego. Z tego względu, w kontekście rozważanych obecnie koncepcji fuzji inercyjnej (ICF), zrozumienie mechanizmów generacji SPM oraz ich roli w osiągnięciu zapłonu termojądrowego jest niezwykle istotne.
Spośród wielu metod pomiaru SPM, jedną z najbardziej wiarygodnych i efektywnych jest polaro-interferometria oparta na magnetooptycznym efekcie Faraday’a. Metoda ta jest jednak trudna w realizacji technicznej, ponieważ wymaga przeprowadzenia jednoczesnych pomiarów interferometrycznych i polarymetrycznych. Jej zaletą jest możliwość uzyskania informacji o rozkładzie SPM i koncentracji elektronowej w całym obszarze badanej plazmy z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową.
Szczególnie interesującym wariantem polaro-interferometrii jest interferometria kompleksowa, która polega na połączeniu kanałów polarymetrycznego i interferometrycznego w jeden, w którym rejestrowany jest tzw. interferogram kompleksowy. Na jego podstawie, za pomocą analizy amplitudowo-fazowej można otrzymać informacje, zarówno o rozkładzie fazy jak i rozkładzie kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji, a następnie rozkładzie SPM [1, 2]. Znajomość SPM jest szczególnie ważna, gdyż umożliwia uzyskanie informacji o rozkładach gęstości prądu w plazmie ablacyjnej związanych z ruchem elektronów, a w szczególności gorących odpowiedzialnych z transport energii lasera do frontu ablacji.
Interferometria kompleksowa była pierwszy raz efektywnie zaimplementowana przez zespół z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) w badaniach prowadzonych na instalacji laserowej Prague Asterix Laser System (PALS) w Czechach [1]. W ostatnim czasie diagnostyka ta odegrała kluczową rolę w najnowszych badaniach namagnetyzowanych strumieni plazmowych kreowanych przy użyciu tarcz o specjalnej konstrukcji (typu snail, disc-coil, open-book), związanych zarówno z realizacją fuzji inercyjnej poprzez implozję magnetyczną [3-5], jak i modelowaniem laboratoryjnym obiektów astrofizycznych [6].
Podczas wykładu przedstawione zostaną podstawy interferometrii kompleksowej, a także wybrane najnowsze wyniki badań prowadzonych na PALS z udziałem zespołu z IFPiLM.

[1] T. Pisarczyk et al., Phys. Plasmas, 22, 102706 (2015)
[2] A. Zaraś-Szydłowska et al. AIP Advances 10, 115201 (2020)
[3] T. Pisarczyk et al. Plasma Phys. Control. Fusion 64 115012 (2022)
[4] T. Pisarczyk et al. Plasma Phys. Control. Fusion 65 055015 (2023)
[5] T. Pisarczyk et al. Plasma Phys. Control. Fusion 66 115007 (2024)
[6] A. Zaraś-Szydłowska et al. „Experimental Studies of Colliding Plasma Streams Generated by Laser Irradiation of an Open-Book Type Target” praca w przygotowaniu.

Speaker: Dr Agnieszka Zaraś-Szydłowska (Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy)

14:40 Przerwa // Break

15:00 Analiza zanieczyszczeń plazmy w scenariuszu bazowym podczas eksperymentów deuterowo-trytowych na tokamaku JET

Synteza jądrowa, będąca przedmiotem intensywnych badań naukowych na całym świecie, stanowi jedno z najbardziej zaawansowanych technologicznie wyzwań współczesnej fizyki oraz inżynierii energetycznej, oferując perspektywę uzyskania wydajnego, bezpiecznego i praktycznie niewyczerpalnego źródła energii. Kluczowym przedsięwzięciem w tym obszarze jest międzynarodowy projekt ITER – największy eksperymentalny reaktor termojądrowy typu tokamak, który ma pełnić rolę głównej platformy badawczej służącej weryfikacji technologii niezbędnych do konstrukcji przyszłych elektrowni fuzyjnych, jak i również metod kontroli zanieczyszczeń oraz promieniowania emitowanego przez plazmę.
Ważną rolę w przygotowaniach do uruchomienia ITER-a odegrał tokamak JET (Joint European Torus), który umożliwiał symulację warunków zbliżonych do przewidywanych w tym reaktorze. W ostatnich latach jego eksploatacji przeprowadzono dwie kluczowe kampanie badawcze z użyciem mieszaniny deuteru-trytu. Kampanie te miały fundamentalne znaczenie dla rozwoju tzw. scenariusza bazowego (wysokoprądowego), pozwalając na szczegółowe badania stabilności w tzw. „wysokim” trybie wyładowania i utrzymywania plazmy oraz mechanizmów ograniczających jej trwałość.
W kampanii zrealizowano scenariusz bazowy przy prądzie plazmy 3.5 MA, jednak czas trwania stabilnej plazmy był ograniczony do kilku sekund, głównie ze względu na intensywne promieniowanie oraz akumulację zanieczyszczeń o wysokim Z, szczególnie wolframu [1]. W kolejnej kampanii zastosowano zmodyfikowane parametry wyładowania, w tym obniżenie prądu plazmy do 3 MA oraz zwiększenie intensywności dozowania paliwa, co pozwoliło na wydłużenie czasu trwania stabilnej plazmy do 5 sekund – stanowiąc istotny postęp w optymalizacji scenariusza dla ITER-a [2].
W prezentowanej pracy przeprowadzono szczegółową analizę kontroli zanieczyszczeń oraz emisji promieniowania w wyładowaniach plazmowych typu bazowego, realizowanych w trakcie obu kampanii eksperymentalnych. Uwzględniono wpływ parametrów operacyjnych, takich jak moc grzania zewnętrznego plazmy, strumień dozowanego paliwa oraz aktywność niestabilności plazmy (zjawisk typu ELM), na akumulację zanieczyszczeń. Porównano charakterystyki najlepszych impulsów z plazmą deuterową, trytową i deuterowo-trytową, a szczególną uwagę poświęcono najbardziej stabilnemu impulsowi, w którym przez 5 sekund utrzymywano stan stacjonarny. Analiza oparta na danych z widm w zakresie VUV oraz pomiarów bolometrycznych umożliwiła kompleksową ocenę procesów radiacyjnych i dynamiki zanieczyszczeń, dostarczając cennych informacji na potrzeby projektowania scenariuszy operacyjnych dla przyszłych reaktorów termojądrowych.

Speaker: Natalia Wendler (Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy)

N Wendler et al ZFP 2025 v2.pdf

Thursday, 11 September

09:00 → 11:00 Nowa fizyka

09:00 → 11:00 Układy złożone

09:00 → 17:00 Wystawa sponsorów i prezentacja ofert studiów dla szkół i studentów

09:00 → 11:00 Zastosowanie fizyki w gospodarce

09:20 Detektory podczerwieni w zastosowaniach wojskowych

Speaker: Dr Jarosław Pawluczyk (WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego)

20250601_J_Pawluczyk_streszczenie_v2.docx

09:40 Badanie półprzewodnikowej ceramiki warystorowej metodami spektroskopii dielektrycznej

Speaker: Kuba Wójcik (Politechnika Gdańska)

Abstrakt 49. ZFP Katowice - Kuba Wójcik.docx

10:00 Światło dla przemysłu: jak synchrotron SOLARIS napędza innowacje

Speaker: Dr Mikołaj Gołuński (SOLARIS Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego)

GolunskiM.docx

11:00 → 11:20 Przerwa

11:20 → 12:40 Debata - fizyka w kluczowych obszarach dla społeczeństwa

12:40 → 14:20 Przerwa obiadowa

14:20 → 15:20 Zakończenie ZFP: Wspólna fotografia

15:20 → 18:00 Sesja wyjazdowa w Planetarium Śląskim