Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Wydarzenia

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

prof. dr hab. Reinhard Kulessa (1940-2024)

Z głębokim żalem zawiadamiamy, że 13 czerwca 2024 roku zmarł Nasz Kolega, Pan prof. dr hab. Reinhard Kulessa.
Rodzinie i Bliskim Pana Profesora składamy wyrazy głębokiego współczucia.
Dyrekcja i społeczność akademicka Instytutu Fizyki im. M. Smoluchowskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Wspomnienie o Profesorze Kulessie

Reinhard Kulessa urodził się w 1940 roku w Gogolinie Śląskim.

W latach 1958-1963 studiował fizykę na Wydziale Matematyki, Fizyki i Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pracę magisterską wykonał w roku 1963 w Katedrze Fizyki Jądrowej, kierowanej przez prof. Hrynkiewicza.

Praca magisterska polegała na zaprojektowaniu światłowodów do liczników scyntylacyjnych, używanych w pomiarach zaburzonych korelacji kierunkowych gama-gamma w polach magnetycznych. Tę technikę, pozwalającą na określenie momentów magnetycznych jąder, wdrażał prof. Hrynkiewicz w Krakowie po powrocie z MIT, gdzie w 1959 po raz pierwszy wraz z Martinem Deutschem dokonał rejestracji sygnału korelacji. Reinhard Kulessa, jako asystent w Instytucie Fizyki, został członkiem grupy badawczej, której liderem był śp. prof. Brożek, a jego najbliższymi współpracownikami byli profesorowie Styczeń, Ogaza z IFJ oraz Waluś. Grupa zbudowała nowoczesną i nowatorską, jak na owe czasy, aparaturę pomiarową bazującą na układach zbudowanych na tranzystorach, zaprojektowanych przez Grzegorza Zapalskiego z IFJ. Dzięki tej aparaturze można było mierzyć czasy życia oraz wyznaczać współczynniki spinowe jąder atomowych (tzw. czynniki g). Przy pomocy aktywnej współpracy z radiochemikami pracującymi w Dubnej, którzy dostarczali radioaktywne izotopy do Krakowa, udało się dokonać pomiarów dla szeregu jąder z obszaru ziem rzadkich (gadolinu, cynku). Próbki radioaktywnej cieczy były umieszczane wewnątrz magnesu i, jak wspomina sam wykonawca, nie zważając na utratę wielu par spodni, które zostały skażone w trakcie umieszczania w magnesie. Wyniki pomiarów zostały ujęte w pracy doktorskiej „Pomiary krótkożyciowych wzbudzonych stanów jądrowych”, napisanej pod kierownictwem prof. Bożka w 1970 roku (jak widać wtedy współpraca IFJ i UJ rozwijała się wspaniale).

Po obronie pracy doktorskiej, prof. H. Niewodniczański zaproponował młodemu doktorowi wyjazd do Politechniki w Zurichu (ETH) na roczne stypendium Agencji Atomowej do grupy prof. Marmiera, który w sumie trwał 2 lata. W czasie tego pobytu, oprócz kontynuowania pomiarów czynników g, Reinhard Kulessa zaproponował autorski program pomiarów zaburzonych korelacji kierunkowych spowodowanych silnymi polami elektrycznymi w kryształach. Ta metoda pomiarowa z dzisiejszej perspektywy zostałaby określona modnym słowem-kluczem „multidyscyplinarna”. Rzeczywiście metoda wymagała bardzo wyrafinowanej techniki, polegającej na implantacji badanych izotopów, produkowanych w reakcjach jądrowych na tandemie w ETH, w kryształach. Orientacje sieci krystalicznych wyznaczane były za pomocą metody Lauego, natomiast pomiar wykorzystywał zastosowanie technik zaburzonych korelacji. Ta technika wywarła duże wrażenie i postanowiono na te pomiary przyznać szereg tygodni pracy tandemu (dzisiaj raczej trudne do osiągnięcia na jeszcze istniejących infrastrukturach akceleratorowych). Umożliwiło to Reinhardowi Kulessie zebranie tak bogatego materiału badawczego, że już w 1977 roku mógł uzyskać habilitację.

W czasie pobytu w ETH Reinhard Kulessa został przedstawiony znanemu fizyki niemieckiemu Amandowi Fesslerowi (człowiek-legenda), który zwrócił uwagę na nowo powstający ośrodek GSI w Darmstadt, w którym działała grupa spektroskopii jądrowej. Był to punkt zwrotny w karierze Reinharda Kulessy (i innych związanych z nim osób). Po uzyskaniu habilitacji wyjechał w 1978 roku po raz pierwszy do GSI do grupy kierowanej przez prof. Dirca Schwalma (inna postać legenda w niemieckiej fizyce), gdzie kontynuował badania nad własnościami elektromagnetycznymi jąder o wysokich momentach obrotowych (20-30 ℏ) za pomocą wzbudzeń kulombowskich. Do wzbudzeń używano wiązek ciężkich jonów przyspieszanych przez akcelerator liniowy UNILAC do energii kilku MeV/n. Same techniki eksperymentalne czerpały z nowoczesnych technologii detekcyjnych promieniowania gamma opartych na detektorach germanowych o wysokiej rozdzielczości i akceptancji sferycznej oraz na koincydencjach z jądrami odrzutu, identyfikowanymi w detektorach gazowych. Tam też poznaje swoich późniejszych przyjaciół: dr. Hansa Emlinga oraz dr. Juergena Wollersheima, z którymi będzie blisko współpracował przez całą swoją dalszą karierę. Jednym z kluczowych odkryć tego okresu była pierwsza obserwacja tzw. back-bendingu dla jąder aktynowców, w izotopach plutonu (których wzbogacone próbki udało się sprowadzić do Niemiec z Rosji dzięki dobrym relacjom z Instytutem Badań Jądrowych w Dubnej). Zjawisko back-bendingu („zagięcia do tyłu") zostało zaobserwowane w zależności spinu jądra od prędkości obrotu, i oznacza zmianę momentu bezwładności w funkcji prędkości. Dzieje się to na skutek działania siły Coriolisa powodującej „układanie” ruchu protonów znajdujących się poza rdzeniem i w konsekwencji zmianę kształtu jądra. Podobne efekty obserwuje się także dla jąder ziem rzadkich (dysprozu), gdzie taka zmiana kształtu prowadzi nawet do kształtów trójkątnych.

W czasie drugiego pobytu w GSI w latach 1985-1987 nawiązuje także współpracę z prof. Channal Briancon z Uniwersytetu Paris Sud, gdzie przebywa trzykrotnie jako profesor wizytujący by prowadzić wspólne badania nad strukturą jąder aktynowców za pomocą tamtejszego układu detekcyjnego 12 Ge z osłoną antykomptonowską o wdzięcznej nazwie “Chatoeu du Christal”. Pomiary wykonywane są na akceleratorach w Strasburgu oraz w Monachium. W pomiarach wspomaga go Edward Lubkiewicz, który zostaje także pierwszym wypromowanym doktorem.

W GSI w tym czasie zaczyna mówić się o nowym synchrotronie SIS18 i rozszerzeniu programu fizyki GSI na badanie własności zagęszczonej materii jądrowej w zderzeniach relatywistycznych ciężkich jonów oraz spektroskopii radioaktywnych jąder.

Reinhard Kulessa włącza się w ten nowy nurt prowadząc pionierskie badania własności materii jądrowej produkowanej poprzez zderzenia ciężkich jonów rozwijając nowe techniki detekcji promieniowania gamma. Za ich pomocą dokonuje pierwszej obserwacji termalnych fotonów z fragmentów reakcji i wyznacza ich temperaturę. Po powrocie do kraju jako kierownik Zakładu Fizyki Jądrowej (1994-2005) inicjuje powstanie krakowskiej grupy badawczej zajmującej się budową detektora neutronów LAND oraz wraz z prof. Walusiem grupy związanej z detektorem kaonów - KAOS, a z prof. Bałandą grupy związanej z detektorem par e+e- (HADES, działający do dziś). W tej bardzo obszernej działalności jest wspierany przez niezwykle wszechstronnego i zaangażowanego inżyniera. W prace tych grup zostaje zaangażowanych wielu poźniejszych doktorantów, w tym wypromowanych przez Reinharda Kulessę: E. Wajdę, G. Surówkę, J. Foryciarza, J. Pietraszkę, J. Otwinowskiego, P. Adricha, P. Klimkiewicza, oraz inżynierów W. Prokopowicza i A. Malarza. Bogaty dorobek naukowy Reinharda Kulessy jest podstawą uzyskania tytułu profesora w 1997 roku.

Do najważniejszych osiągnięć tego "złotego okresu” fizyki w GSI należy wymienić badanie materii neutronowej w jądrach atomowych umieszczonej na zewnątrz rdzenia, zwanej potocznie skórką neutronową. Pomiary oscylacji skórki względem rdzenia, tzw. rezonansów pigmejskich (pigmejskich bo niskoenergetycznych), odkrytych przez zespół LAND, poźniej prowadzone są w następnym eksperymencie R3B w niestabilnych izotopach cyny. Otrzymane wyniki wskazują jednoznacznie na korelacje mocy rezonansu z grubością skórki neutronowej i podają bardzo wartościowe ograniczenia na obliczenia teoretyczne zależności energii symetrii w równaniu stanu materii jądrowej, które do dzisiaj są aktualne w kontekście równania stanu dla gwiazd neutronowych (dwie prace mają ponad 700 cytowań).

Innym wartym wspomnienia wynikiem prof. Kulessy o implikacjach dla astrofizyki był pomiar przekroju czynnego na reakcję fuzji 7Be + p -> 8B + gamma w obszarze energetycznym istotnym dla modelu Słońca. Pomiar został wykonany w ramach współpracy KAOS (wspólnie z prof. Walusiem i G. Surówką). W szczególności uwagę naukowców wzbudzał on w kontekście strumienia wysokoenergetycznych neutrin emitowanego z rozpadu 8B. Pomiaru dokonano w bardzo pomysłowy sposób wykorzystując reakcję z odwrotną kinematyką, polegającą na dysocjacji 8B w reakcji wzbudzenia kulombowskiego (7Be jest radioaktywny). Pomiar dostarczył jednoznacznych wyników i potwierdził model standardowy Słońca.

Ponieważ fizyka nie lubi stagnacji, także w przypadku ośrodka w Darmstadt rozpoczyna się dyskusja nad rozbudową ośrodka na wielką skalę. Reinhard Kulessa wraz prof. Majką (który zmarł 2 tygodnie temu) oraz prof. Warczakiem są gorącymi orędownikami rozbudowy i zaangażowania polskich naukowców w nowy projekt FAIR. Profesor Kulessa zostaje w 2005 przedstawicielem Polski w Komitecie Sterującym projektu FAIR (także innego projektu XEL - lasera na wolnych elektronach w Hamburgu) i przyczynia się istotnie do szerokiego zaangażowania polskich fizyków oraz do powierzenia Uniwersytetowi Jagiellońskiemu roli udziałowca spółki FAIR.

Profesor Kulessa jest jednym z najbardziej rozpoznawalnych polskich fizyków jądrowych na świecie. Był członkiem trzech europejskich towarzystw fizycznych: polskiego (którego był prezesem w latach 2006-2009 a wiceprezesem w latach 2002-2005), angielskiego i niemieckiego. Był doradcą naukowym dyrektora GSI oraz członkiem rady doradczej w FZ Juelich. Był członkiem Komitetu Fizyki PAN i Komitetu Fizyki Jądrowej PAA, był członkiem Komitetu Ekspertów i Rady Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego i członkiem Polskiej Komisji Akredytacyjnej, walnie przyczyniając się do rozwoju fizyki w Polsce. Był dyrektorem i Przewodniczącym Rady Instytutu Fizyki, członkiem licznych Komisji Senackich i Wydziałowych. Za swoją działalność został odznaczony Złotym Krzyżem Zasługi, Krzyżem Kawalerskim Orderu Odrodzenia Polski oraz Medalem Komisji Edukacji Narodowej.

Szanowny Panie Profesorze: Pozostanie Pan na zawsze w naszej pamięci. Dziękujemy za zaangażowanie, które wniosło olbrzymi wkład w rozwój Wydziału i Uczelni.

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

In the middle of March (07-25.03.2022), the first measurement campaign with human patients took place in the University Clinical Center of the Medical University of Warsaw (WUM) on Banacha street, Warsaw. This research was performed using the Modular J-PET prototype, which consists of one layer of cylindrically arranged 24 modules of plastic scintillators.


On the first day (07.03.2022), the tomograph together with all the electronics (cables, server etc.) was transported from UJ Physics, Astronomy and Applied Computer Sciences faculty to the WUM hospital. After one day of assembling the tomograph in the hospital, the trial measurements with a uniformly filled cylindrical phantom were done. On 10.03.2022 a measurement with the NEMA IEC phantom was performed.

On Friday (11.03.2022) the first measurement of a patient with the J-PET tomograph took place. This started a two-weeks long measurement campaign with human subjects. In this campaign, the imaging tests were done on patients subjected to either head or torso region. Additionally, a measurement of a 44Sc radioisotope has been performed together with researchers from the Heavy Ion Laboratory at the University of Warsaw.

Many thanks to all WUM University Clinical Center and UW Heavy Ion Laboratory staff, as well as members of the J-PET group, who were a big part of this project.

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

In the middle of the October the experiment aimed at measuring the range of irradiation using proton beam in different phantoms was conducted. This experiment was carried out at the hadron therapy center in the Nuclear Physics Institute, which is a part of Polish Academy of Sciences and is located in the north part of Kraków (Bronowice).     
This research was performed by using modified version of already existing modular J-PET prototype - dual-head, which was designed especially for this experiment. The measurements were possible due to the fact that during proton beam irradiation, the small fraction of protons is able to convert some elements (like carbon, nitrogen or oxygen) into their beta+ radioactive isotopes: 11C, 13N and 15O. This means that after emission of a positron and its annihilation with an electron, two gamma quanta that are produced can be used to measure the annihilation position, which in turn is correlated to the position of isotope production by the proton beam. Measurements will give the possibility to study this correlation during the proton beam irradiation, which was never successfully performed before. In the facility where the experiment was conducted mainly tumors located in inoperable positions are treated, especially those located very close to vital organs, e.g. brain. Thus knowing exact depth of proton interaction and possibility to modify it in a fast way is pivotal.

Above-mentioned dual-head is a device consisting of two separate heads. Each of the heads consisted of 12 modules (in total 24 modules). Single modules were ordered into three layers and each layer consisted of four modules. Details of the dual-head construction can be seen in Figure 1.
On the first day of the experiment (16.10.2021r.) dual-head setup was transported from UJ Physics, Astronomy and Applied Computer Sciences faculty to the Hadron Therapy Center in Bronowice. Dual-head along with all the electronics (cables, server etc.) was transported in boxes filled with foam in order to minimize the possibility of any damage. During the first day two heads were assembled and trial measurements with weak radioactive source were conducted in order to see if all the parts of dual-head device are working. This part was done by dr Szymon Niedźwiecki, dr Grzegorz Korcyl, Maciej Bakalarek and prof. Paweł Moskal (Figure 2.).    

First off beam measurements were conducted on 18.10.2021 and they were continuing throughout the week, until Sunday (24.10.2021r.). During off-beam measurements PMMA phantoms were placed on the clinical table, then they were irradiated by proton beam and transported to the other room where the dual head device was stationed (Figure 3). After first off-beam measurements some initial data analysis was performed, thanks to help of dr Aleksander Gajos (Figure 4).

On Sunday (23.10.2021) whole set-up was transported to the room where the patients are treated. Dual-head was placed on the clinical table and the nozzle, from which the beam is coming was placed directly above the irradiated phantoms (Figure 5). Unfortunately, measurements had to be rescheduled to another day due to the cyclotron malfunction.

On Sunday (24.10.2021), after the beam was working and was stable again on-beam measurements were conducted. Similarly as with previous measurements, PMMA phantoms were irradiated and additionally, CIRs phantom was irradiated (Figure 6).

All the measurements were supervised and controlled from the control room (Figure 7), which was located right next to the therapy room where the irradiation took place. Many thanks to dr inż. Jan Gajewski, dr Antoni Ruciński, dr inż. Marzena Rydygier, all CCB staff and members of J-PET group, who were a big part of this project (Figure 8).

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Święto obchodzone jest od 2013 roku z inicjatywy Międzynarodowej Organizacji Fizyki Medycznej i ma na celu promować zagadnienia związane z fizyką medyczną. Ustanowiono je na dzień 7 listopada, na cześć wybitnej fizyczki i chemiczki Marii Skłodowskiej-Curie.

W tym roku, w dniu 12 listopada 2020, AGH organizuje, jak co roku, wydarzenie zatytułowane „Fizyk medyczny jako pracownik służby zdrowia”. Podczas wydarzenia, które odbędzie się w trybie on-line, planowane są wykłady prof. Ewy Stępień i prof. Pawła Moskala, poświęcone wykorzystaniu unikalnej technologii obrazowania PET na całe ciało (J-PET) do badań przedklinicznych i klinicznych.

Link umożliwiający dołączenie do konferencji na platformie MS Teams

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

A list of lectures for diploma and PhD students from the first and second year in the Department of Experimental Particle Physics and Applications, organized via teleconference as a chance to acquire knowledge which will be useful in their research in these strange times:

  1. Dr. Kacper Topolnicki (from Cracow), the course on how to use Mathematica;
  2. Dr. Oleksandr Rundel (from Kijev, Ukraine), the course on basics of C++ programming;
  3. Dr. Magdalena Skurzok (from Frascati, Italy), the course on Relativistic Kinematics.

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

During the National Education Day celebration at Jagiellonian University professor Paweł Moskal received the Silver Cross of Merit awarded by the president of Poland.

Widok zawartości stron Widok zawartości stron