WYDZIAŁY
Poprzednia wersja strony

Prof. Piotr Jaranowski. Astronomo-fizyk - czyli historia o spełnianiu marzeń

Jako dziecko chciał być astronomem i poniekąd mu się to udało. Doktorat obronił w Centrum Astronomicznym PAN w Warszawie. Nigdy natomiast nie marzył o tym, że przyczyni się do okrycia na miarę Nobla - a jednak. Jego nazwisko znalazło się wśród autorów pracy o obserwacji fal grawitacyjnych, której współautorami są również trzej tegoroczni laureaci Nagrody Nobla z fizyki, wyróżnieni za decydujący wkład w pierwszą bezpośrednią rejestrację fal grawitacyjnych. Pod tą pracą podpisało się 9 Polaków, a liczba wszystkich jej autorów przekroczyła... tysiąc.

 

Piotr Jaranowski urodził się w Łęczycy, a szkoły skończył w Koninie. Studiował fizykę na Uniwersytecie Warszawskim, po jego ukończeniu w 1985 r, rozpoczął pracę na ówczesnej Filii Uniwersytetu Warszawskiego w Białymstoku, przekształconej później w samodzielny Uniwersytet w Białymstoku, na którym pracuje po dziś dzień. Teoria względności Alberta Einstein była tematem jego pracy magisterskiej. Napisał ją pod kierunkiem prof. Stanisława Bażańskiego, którego mentorem był prof. Leopold Infeld, który z kolei pracował z samym Einsteinem.


Nie mam duszy matematyka 

- Bardzo się do tej pracy przyłożyłem i była na tyle dobra, że na jej podstawie napisaliśmy potem z prof. Bażańskim publikację naukową do czasopisma ,,Journal of Mathematical Physics’’, co uznaję za początek mojej drogi naukowej – opowiada prof. Jaranowski, który jako student miał bardzo rozległe zainteresowania. Czytał filozofów, zagłębiał się w pisma teologiczne, szczególnie w Biblię, interesowała go historia, biologia. Lubił również matematykę, ale matematykiem nie chciał zostać.

Nie mam duszy matematyka, matematyka jest dla mnie za oschła – zdradza dzisiaj. - Fizyka wydawała mi się bardziej żywa.

Został fizykiem teoretykiem, zanurzonym w abstrakcyjnym języku. Prowadzi wspomagane komputerowo rozważania teoretyczne, a nie eksperymenty. Nie są to obliczenia numeryczne, ich wynik to nie liczby, tylko ciągi symboli. Stosuje zaawansowane programy do manipulacji symbolicznej. Rachunków takich nie da się przeprowadzić ręcznie na kartce papieru czy kalkulatorze.

Na początku lat 90. w barku w ówczesnym budynku Wydziału Fizyki UW spotkał się z Andrzejem Królakiem, wówczas młodym naukowcem, dzisiaj najważniejszą postacią w środowisku polskich fizyków zajmujących się falami grawitacyjnymi. Królak zaproponował Jaranowskiemu napisanie pracy doktorskiej na nowatorski jak na owe czasy temat dotyczący teoretycznych podstaw wykrywania fal grawitacyjnych za pomocą interferometrów laserowych. Praca doktorska powstała po angielsku - co też nie było wówczas takie oczywiste. Potem uczyli się z niej zagraniczni studenci.

- Obliczenia do doktoratu zrobiłem szybko, w pół roku. -  mówi prof. Jaranowski. Doktorat obronił w Centrum Astronomicznym PAN. Potem został członkiem Międzynarodowej Unii Astronomicznej, do której dostają się tylko zaproszeni. – Moje dziecięce marzenia zaczęły się więc spełniać. Chcąc dokładniej określić to co robię, nazywam się czasami żartobliwie astronomo-fizykiem.


Naukowy "trójkąt weimarski"
Na staż podoktorski wyjechał na Uniwersytet w Jenie, gdzie współpracował z prof. Gerhardem Schäferem. Wtedy też poznał znakomitego francuskiego fizyka, człowieka legendę w świecie fizyków zajmujących się teorią względności, Thibault Damoura.

- To postać tej rangi, że jeśli ktoś mówi, że współpracuje z Damourem, to jego akcje natychmiast rosną – śmieje się prof. Jaranowski. – Stworzyliśmy we trójkę z prof . Schäferem grupę, którą nazywam żartobliwie „trójkątem weimarskim” (Białystok – Jena – Paryż) i która funkcjonuje do dziś. Źródłem czterech zarejestrowanych do tej pory  fal grawitacyjnych były czarne dziury, które najpierw obracają się wokół spólnego środka masy, potem zderzają się tworząc jedną większą czarną dziurę. Żeby powstałe w tym procesie fale grawitacyjne opisać, trzeba wiedzieć jak wyglądają równania ruchu czarnych dziur. I ja na stażu podoktorskim zająłem się przybliżonym rozwiązaniem równań Einsteina dla układu dwóch zwartych obiektów (przez co astronomowie rozumieją gwiazdy neutronowe lub czarne dziury). Udało mi się to, mimo że rachunki były bardzo trudne, a konkurencja duża. Praca była dość stresująca, gdyby powstał błąd, mnie trzeba by było winić za klapę całego przedsięwzięcia.

Prof. Piotr Jaranowski prowadzi badania w dwóch obszarach: etekcji fal grawitacyjnych i rozwiązywania równań ruchu dla dwóch zwartych obiektów. Oba pięknie się połączyły w projekcie rejestracji fal grawitacyjnych, nazywanych zmarszczkami czasoprzestrzeni, za który właśnie przyznano Nobla.


Zobaczyć zmarszczki czasoprzestrzeni

To, że Polacy dołączyli do tego przedsięwzięcia, jest przede wszystkim zasługą prof. Andrzeja Królaka z Instytutu Matematycznego PAN w Warszawie, który był pionierem badań w tej dziedzinie w RP. W 2009 roku konsorcjum Virgo Collaboration, które dysponuje detektorem Virgo, zaprosiło polskich fizyków na rozmowę. Do włoskiej Pizy pojechał prof. Królak, prof. Jaranowski i prof. Tomasz Bulik. Gospodarze zaproponowali im współpracę, licząc przede wszystkim na wkład intelektualny i również, chociaż skromny, finansowy. Powstała polska grupa Virgo-Polgraw (Polgraw, bo Polska i grawitacja), skupiająca polskich fizyków, która miała swój udział w odkryciu fal grawitacyjnych. Poza pracą intelektualną, udział miałe także wymiar bardzo fizyczny, np. naukowcy pełnili dyżury przy detektorze w Toskanii, który zbierając dane pracuje całą dobę. Na świecie są trzy ogromne detektory fal grawitacyjnych – dwa w USA i jeden europejski we Włoszech. Naukowcy obsługujący te detektory współpracują ze sobą, wspólnie też analizowane są dane. W połowie sierpnia tego roku zarejestrowano sygnał nowego typu: zderzenie dwóch gwiazd neutronowych.

- Sygnał różni się od poprzednich tym, że gwiazdy neutronowe są zbudowane z materii, a nie głównie z próżni, jak czarne dziury – wyjaśnia prof. Jaranowski. - Zderzenie zarejestrowały wszystkie trzy detektory i potrafiły one wskazać na niebie miejsce, gdzie to się wydarzyło. Korzystając z tej informacji inni astronomowie też znaleźli jego ślad za pomocą  instrumentów rejestrujących różnego rodzaju promieniowanie elektromagnetyczne. W ten sposób po raz pierwszy w historii nauki zarejestrowano wydarzenie w kosmosie zarówno poprzez promieniowanie elektromagnetyczne. Detekcja ta dostarczyła ogromnej ilości unikatowych informacji. Między innymi jest pierwszym potwierdzeniem tego, że tzw. błyski gamma są wytwarzane podczas zderzeń gwiazd neutronowych. Odkrycie to otwiera zupełnie nowy sposób badania kosmosu, który może zmienić nasze rozumienie podstawowych praw fizyki, i dlatego być może zasłuży, w dalszej perspektywie, na kolejną nagrodę Nobla. To jest początek długiej historii, która nie wiadomo dokąd nas zaprowadzi.

Przez zmarszczki czasoprzestrzeni być może będzie można też się cofnąć do samego początku. Zwykłym zjadaczom chleba obiło się pewnie o uszy sformułowanie: „mikrofalowe promieniowanie tła”.

- To promieniowanie elektromagnetyczne. Powstało 300 tys. lat po Wielkim Wybuchu, który może być traktowany jako początek naszego Wszechświata. Jego obserwacja dostarcza nam najważniejszych informacji o młodym Wszechświecie, który obecnie liczy sobie około 14 mld lat. Spodziewamy się, że istnieje też grawitacyjne promieniowanie tła. Jeśli uda się je wykryć, to będziemy mieli wgląd w to jaki był Wszechświat, nie 300 tys. lat po Wielkim Wybuchu, tylko ułamek sekundy po tej pierwotnej eksplozji. Gdyby to się udało, otrzymalibyśmy pierwsze oparte na obserwacjach informacje, jak powstawał nasz Wszechświat - uważa prof. Jaranowski.