MENU

Głównymi dyscyplinami (specjalnościami) badawczymi Katedry Astrofizyki i Fizyki Teoretycznej są: (a) astrofizyka i spektroskopia atomowa (zarówno teoretyczna, jak i z aplikacjami laboratoryjnymi i astrofizycznymi), w powiązaniu z fizyką plazmy, oraz (b) fizyka statystyczna (problemy fizyki teoretycznej w ramach statystyki klasycznej i kwantowej).

• Teoretyczne i numeryczne badania procesów elementarnych w gazach i plazmach oraz efektów spektroskopowych tych procesów.
• Badania (głównie teoretyczne) kształtu linii widmowych w plazmie, głównie pod wpływem efektów ciśnieniowych, zwłaszcza w przypadku linii widmowych wodoru.
• Badanie efektów jonizacyjnych w plazmach (laboratoryjnych, technicznych i astrofizycznych) z uwzględnieniem wpływu tzw. autojonizacyjnych poziomów energetycznych w atomach.
• Interpretacja i modelowanie widm gwiazdowych.

• Zastosowanie teorii grup do badania układów kwantowych.
• Badania modeli procesów fizycznych w obecności szumów (fluktuacji).

W badaniach teoretycznych i interpretacyjnych z zakresu spektroskopii atomowej, fizyki plazmy i astrofizyki głównymi wynikami badawczymi są: (a) wkład w rozwój teorii zjawiska Starka w plazmie i profili linii (zwłaszcza wodoru) formowanych w widmach światła ośrodków zarówno plazmowych, jak i gazowych, z przeznaczeniem dla celów diagnostycznych plazmy labolatoryjnej i gorących gazów oraz dla interpretacji astrofizycznych; (b) zastosowanie ww. wyników do interpretacji wybranych efektów w widmach gwiazdowych (głównie białych karłów). Do głównych wyników badawczych ostatnich lat należą:

1. Wyjaśnienie (B. Grabowski, J. Madej, J. Halenka: Astrophys. J. 313, 750 (1987)) przyczyny tego, iż masy białych karłów, wyznaczane z Einsteinowskiego (grawitacyjnego) przesunięcia linii widmowych ku czerwieni, były systematycznie większe od mas wyznaczanych konwencjonalnie. Wzięcie pod uwagę nowego zjawiska (i nie w pełni jeszcze opisanego teoretycznie - główne wyniki opisu są autorstwa JH) - ciśnieniowego przesunięcia i asymetrii linii widmowych wodoru - uzgodniło oba te wyznaczenia co najmniej jakościowo.
2. Obliczenie (J. Halenka, B. Grabowski; J. Halenka - cykle prac w Astron. Astrophys.) funkcji podziału energii wewnątrzatomowej dla grupy pierwiastków przejściowych w warunkach plazm astrofizycznych i laboratoryjnych.

• Obliczono tensor niejednorodności elektrycznego mikropola w plazmie, poraz pierwszy z uwzględnieniem ekranowania i korelacji. (J. Halenka, Z. Phys. D16, 1 (1990))
• Dokonanie (B. Grabowski, A. Czaiński, M. S. Dimitrijević: JQSRT 45, 181 (1991)) przybliżonego opisu (w przybliżeniu zderzeniowym) wpływu na kształt linii widmowych tzw. efektu zwrotengo (back reaction) przy praktycznie wszystkich ważnych spektroskopowo rodzajach oddziaływań w plazmie i gazach, tj. gdy żadna, jedna, lub obie zderzające się cząstki mają ładunek elektryczny netto lub trwały moment dipolowy.
• W rozprawie doktorskiej Wiesława Olchawy pt. "KSZTAŁTY LINII WIDMOWYCH WODORU W ŚWIETLE EMITOWANYM Z PLAZMY, Z UWZGLĘDNIENIEM STRUKTURY SUBTELNEJ" (UMK w Toruniu, 1998) opracowano formalizm i kod komputerowy dla liczenia kształtów linii widmowych wodoru w takich warunkach fizycznych plazmy, w których wkłady (w rozmycie linii) pochodzące od zjawiska Starka i od rozszczepienia subtelnego są porównywalne i nie jest możliwe zaniedbanie żadnego z nich. Odpowiada to zakresowi gęstości elektronów 1011 <  Ne (cm-3) <  1015. W formalizmie uwzględniono również szerokość naturalną linii widmowych oraz przesunięcie Lamba-Retherforda. Opracowany formalizm jest na tyle ogólny, że wprowadzając do niego odpowiednie uproszczenia można odtworzyć wyniki uzyskane w granicznych przybliżeniach, w których: z jednej strony, jony są "uderzeniowe" i uwzględnione jest rozszczepienie subtelne (Ne< 1011cm-3), z drugiej strony - jony są "dynamiczne" i struktura subtelna jest zaniedbana (Ne< 1015cm^-3). Rezultat uzyskany w pracy wypełnia nieopanowaną dotąd lukę w teoretycznym opisie kształtu linii wodoru, lokalizującą się w warunkach średnio gęstych plazm.
• Policzono (J. Madej, J. Halenka, B. Grabowski: Astron. Astrophys. 343, 531 (1999)) nowe funkcje podziału energii wewnątrzatomowej (Atomic Partition Functions, APF) dla kilku wyższych stanów jonizacyjnych żelaza (FeV-FeVII) wg uogólnionego algorytmu, opracowanego wcześniej w zespole wykonawczym. W obliczeniach uwzględniono w szczególności wkład do APF ze strony tzw. stanów autojonizacyjnych. Dla białych kałów o wysokiej temperaturze i wysokiej zawartości metali różnice między wcześniejszymi i prezentowanymi wartościami APF sięgają rzędów wielkości, a modelowane (stare i nowe) strumienie w ultrafiolecie różnią się o rząd wielkości: zastosowanie APF prezentowanych w pracy zwiększa strumienie - tak, jak to pokazują naświeższe satelitarne obserwacje w UV (ROSAT i EUVE).
• Zbadano (M. Niemiec, A. Gadomski i J. Łuczka: Acta Phys. Polon. B32, 1513 (2001); Acta Phys. Polon B32, 581 (2001)) model normalnego wzrostu ziaren, reprezentowany przez równanie dyfuzji ze współczynnikiem dyfuzji zależnym od wielkości ziaren (oddziaływanie cząstek Browna w prestrzeni ziaren). Równanie rozwiązano dla różnych początkowych rozkładów wielkości ziaren. Wykazano, że asymptotyczna kinetyka nie zależy od stanu początkowego. Dokonano analizy numerycznej rozwiązań. Podano zastosowania modelu i porównania z innymi modelami.
• Opracowano (J. Łuczka, M. Niemiec i R. Rudnicki: Phys. Rev. E65, 051401 (2002)) oryginalny model kinetyki sferycznych procesów wzrostu kryształów kontrolowanych przez gaussowskie fluktuacje pola konwekcyjnego o zerowej wartości średniej oraz różnych korelacjach. Pokazano, że dla licznej klasy fluktuacji prędkości długoczasowa asymptotyka kinetyki wzrostu nie zależy od szczegółowej statystyki fluktuacji.
• Wyznaczono (R. Olchawa: Physica B) strukturę pasmową wzbudzeń dwu-magnonowych łańcucha liniowego z warunkami periodyczności w ramach modelu Heisenberga, otrzymując ścisłe wyrażenie na energie w centrum strefy Brillouina oraz związek dyspersyjny dla stanów związanych magnonów. Zbadano zachowanie graniczne otrzymanych rozwiązań, dla parametru anizotropii odpowiadającego modelowi Isinga z jednej strony oraz modelowi XY z drugiej. Zbadano własności symetrii otrzymanych rozwiązań oraz własności statystyczne układu dwu magnonów.