Polska nauka ma bogatą historię, a badacze mogą pochwalić się wieloma znaczącymi odkryciami, które miały wpływ na rozwój różnych dziedzin, w tym fizyce, chemii, czy biologii. Nasz dorobek to jednak nie tylko monokryształy Jana Czochralskiego czy lampa naftowa Ignacego Łukasiewicza. Międzynarodowe zespoły, których nieodłączną częścią są nasi rodacy, kontynuują tę tradycję, odnosząc liczne sukcesy. Ich determinacja przyczynia się do poszerzania naszej wiedzy o świecie, a zakres działalność dotyczy szerokiego wachlarza specjalizacji.
Polak i pentakwarki
Niekiedy wysiłki polskich naukowców dotyczą poziomu elementarnego i wymagają wykorzystania zaawansowanej aparatury. Tak było między innymi w przypadku profesora Tomasza Skwarnickiego z Uniwersytetu w Syracuse w Nowym Jorku. Od ponad dekady do swoich prac wykorzystuje zderzenia generowane przez Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Służy mu on do poszukiwania egzotycznych kombinacji kwarków, czyli cząstek elementarnych, z których zbudowana jest materia. To najmniejsze znane nam „cegiełki”, które występują w grupach, bo nie mogą funkcjonować samodzielnie.
Lata badań dały efekt w postaci odkrycia pentakwarków, których istnienie przewidywał polski fizyk Michał Praszałowicz już w 1987 roku. Niemal trzy dekady później, w 2015 roku międzynarodowy zespół naukowców z prof. Skwarnickim potwierdził, że istnieją one naprawdę. Odkrycie w ośrodku naukowo-badawczym CERN w Genewie stanowiło rewolucję w naszym rozumieniu struktury materii. Pokazało ono, że możliwe są nowe konfiguracje kwarków, o których wcześniej nie myśleliśmy. Badania nad pentakwarkami mogą pomóc w lepszym zrozumieniu silnych oddziaływań jądrowych, czyli siły, która wiąże kwarki ze sobą. To z kolei może stać się źródłem wiedzy o tym, jak zbudowana jest materia, z której wszyscy się składamy.
Przez kolejne lata prof. Skwarnicki zdobywał dowody na istnienie trzech nieznanych dotychczas pentakwarków. Jego odkrycie dowiodło, że pentakwarki nie są zbudowane po prostu z pięciu połączonych kwarków, jak wcześniej sądzono, ale że występuje w nich podstruktura, a badane przez niego pentakwarki składały się z dwóch części – barionu z trzema kwarkami i mezonu z dwoma kwarkami. Naukowiec utrzymuje, że istnienie pentakwarków może znacząco wpłynąć na nasze modele materii występującej w innych częściach Wszechświata, jak chociażby w gwiazdach neutronowych.
Polacy i nowe izotopy
Kilka lat temu współpraca polskich naukowców z grupą uczonych z Dubnej (Rosja) zaowocowała opracowaniem obliczeń umożliwiających przewidywanie szans wytworzenia nowych izotopów pierwiastków superciężkich z dotychczas niedostępną dokładnością. Ich praca została w 2020 roku opublikowana w renomowanym czasopiśmie „Physics Letters B” i prezentuje obiecujące „ścieżki produkcji” różnorodnych izotopów o liczbie atomowej od 112 do 118 poprzez zderzenia jądrowe.
Zdaniem samych autorów, przewidywania te zdają się być wiarygodne, ponieważ doskonale współgrają z dostępnymi danymi eksperymentalnymi dotyczącymi już przebadanych procesów.
Polscy uczeni – prof. Michał Kowal, kierownik Zakładu Fizyki Teoretycznej Narodowego Centrum Badań Jądrowych i dr Piotr Jachimowicz z Uniwersytetu Zielonogórskiego – przeprowadzili obliczenia z uwzględnieniem niebranych do tej pory pod uwagę efektów, które okazały się mieć znaczne przełożenie na dokładność ostatecznie otrzymywanych wyników.
Polak i nowa odmiana węgla
W 2019 roku zespół naukowców, w tym Polak, dr Przemysław Gaweł z Uniwersytetu Oksfordzkiego, dokonali odkrycia nowej formy węgla – cyklokarbonu. Ten pierścień składający się z 18 atomów węgla został wytworzony i zobrazowany po raz pierwszy w historii.
Do tej pory sądzono, że występuje on pod postacią diamentu, grafenu, grafitu i fulerenów. W przeciwieństwie do innych struktur węglowych cyklokarbon charakteryzuje się unikalnym układem wiązań węgla. Badania wskazują, że cyklokarbon może działać jak półprzewodnik, otwierając nowe możliwości w projektowaniu nanoelektroniki.
Jednakże jego stabilność i potencjalne zastosowania wymagają dalszych badań, ponieważ obecnie jest on uzyskiwany tylko w kontrolowanych warunkach niskich temperatur. Odkrycie to jest kolejnym krokiem w poszukiwaniu nowych materiałów o rewolucyjnych właściwościach.
Polacy i fale grawitacyjne
Nasi badacze mieli także niebagatelny udział w odkryciu fal grawitacyjnych. Przyczyniły się do tego wysiłki zespół naukowców pracujących w obserwatorium LIGO, czyli Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. To system dwóch detektorów fal grawitacyjnych zlokalizowanych w Stanach Zjednoczonych. Został zbudowany pod kierownictwem Rainera Weissa, Barry'ego C. Barisha i Kipa S. Thorne'a, którzy w 2017 roku otrzymali za to Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
Choć to prestiżowe wyróżnienie złożono na ręce trzech wspomnianych badaczy, to w projekcie uczestniczy ponad tysiąc naukowców z całego świata, w tym prof. Andrzej Królak z Instytutu Fizyki Teoretycznej PAN, który miał swój udział w analizie danych oraz interpretacji wyników.
Odkrycie fal grawitacyjnych zostało uznane za przełom w fizyce i astronomii, otwierając nową erę obserwacji kosmosu i potwierdzając przewidywania ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. Co ciekawe, Einstein zaprzeczał istnieniu fal grawitacyjnych, z czym już wtedy zupełnie nie zgadzał się prof. Andrzej Tautman. Wieloletni wykładowca Uniwersytetu Warszawskiego i późniejszy kierownik Instytutu Fizyki Teoretycznej tej uczelni dowiódł, że Einstein się mylił, jednak na potwierdzenie swoich dokonań musiał czekać wiele lat.
Polak i mechanizm naprawy DNA
Ostatnie lata przyniosły także wiele odkryć w dziedzinie biologii. W ubiegłym roku naukowcy odkryli mechanizm naprawy pęknięć dwuniciowych w DNA. W badaniu prowadzonym m.in. przez dr. Bartłomieja Tomasika z Katedry i Kliniki Onkologii i Radioterapii GUMed oraz prof. Dipanjanya Chowdhury'ego z Harvard Medical School i Dana-Farber Cancer Institute opisano nieznany dotąd mechanizm naprawy DSB (DNA double-strand breaks).
Mechanizm ten opiera się na współdziałaniu białek DYNLL1, MRE11 i kompleksu białkowego Shieldin. Odkrycie może mieć istotne znaczenie dla pacjentów leczonych inhibitorami PARP, gdyż opisany mechanizm może wpływać na ich skuteczność.
Dr Tomasik odegrał kluczową rolę w badaniu, tworząc stabilne linie komórkowe z wykorzystaniem techniki CRISPR/Cas9 do edycji genomu. Odkrycie nowego mechanizmu naprawy DSB może mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju nowych terapii nowotworowych. Wykorzystanie inhibitorów PARP stanowi rodzaj terapii celowanej stosowanej w leczeniu niektórych nowotworów. Ich działanie polega na wywoływaniu niezdolności guza do naprawy DNA.
Zrozumienie mechanizmów naprawy DSB może pomóc w identyfikacji pacjentów, którzy najlepiej zareagują na leczenie inhibitorami PARP, a także w opracowywaniu nowych leków o większej skuteczności.
Choć współcześni naukowcy pracują w zaciszu jednostek naukowych, to ich odkrycia i wynalazki mają realny wpływ na nasze życie, a badania poszerzają granice naszej wiedzy o świecie. Należy również wspomnieć o roli młodego pokolenia badaczy, którzy z entuzjazmem i świeżym spojrzeniem podchodzą do swoich prac. Ich innowacyjne pomysły i zapał do dają nadzieję na dalszy rozwój polskiej nauki i nowe, przełomowe odkrycia.
Polska nauka
śladami Kopernika
Przeczytaj inne artykuły poświęcone polskiej nauce
Projekt współfinansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Społeczna Odpowiedzialność Nauki”