Nie boję się, że zabraknie nam tematów. A do tego, żeby znaleźć na któreś z tych pytań fascynującą odpowiedź, potrzebna jest odrobina szczęścia.

Czysta przyjemność

Rozmowa z dr Agnieszką Korgul,

fizykiem z Uniwersytetu Warszawskiego

Czy pamięta Pani moment narodzin swoich zainteresowań fizyką?

– Nie było chyba takiego momentu. To rozwijało się w czasie. Pamiętam dobrze, że zawsze bardziej wolałam nauki ścisłe niż humanistyczne. Przyjemnością było dla mnie rozwiązywanie łamigłówek matematycznych czy logicznych.

Zawsze, to znaczy od kiedy?

– Już od szkoły podstawowej, gdzie miałam bardzo dobrą nauczycielkę matematyki i wspaniałego fizyka. Miałam szczęście pod tym względem.

A w domu?

– Mój tata jest z zawodu elektrykiem, więc interesował się fizyką, a mamę fascynowała elektronika. Czytali dużo książek z literatury pięknej, ale ciekawość nauk ścisłych i uznanie dla nich przeważały. Dla mnie naturalne było to, że mówi się o matematyce, że wymienia się uwagi o jakichś prostych, codziennych obserwacjach fizycznych – tak określiłabym atmosferę mojego domu. W szkole średniej jeszcze dokładnie nie wiedziałam, jaki kierunek wybiorę, wahałam się pomiędzy matematyką a fizyką. Ostatecznie wybrałam fizykę, uznawszy, że tam więcej się dzieje, że można być bardziej twórczym.

Słyszę czasem, że fizyka jest teraz w sytuacji jakby zwolnienia biegu, może oczekiwania na jakiś przełom, który bieg przyśpieszy.

– Pewnie tak jest, ale przywołam biografię rodziny Curie, moją ulubioną lekturę. W przededniu odkrycia promieniotwórczości, kiedy Maria i Piotr Curie byli na początku drogi, wydawało się, że niewiele już jest do zbadania w fizyce. Później nastąpiły przełomowe odkrycia i właściwie rozwój współczesnej fizyki zaczął się przed II wojną światową. Dzisiaj wciąż nie brakuje fascynujących pytań związanych z materią, która tworzy nasz świat. Nie boję się zatem, że zabraknie nam tematów. A do tego, żeby znaleźć na któreś z tych pytań fascynującą odpowiedź, potrzebna jest odrobina szczęścia, polegającego np. na tym, żeby trafić do dobrego zespołu, gdzie są dobre warunki do eksperymentu, jaki trzeba przeprowadzić i ludzie, z którymi się twórczo pracuje nad zaplanowaniem i wykonaniem eksperymentu.

Już wiem, że jest Pani fizykiem doświadczalnym...

– Po maturze zdanej we Włoszczowie – tu muszę oddać honor bardzo dobrej tamtejszej szkole i nauczycielom, którzy przekazali nam nie tylko wiedzę, ale i pasję – wybrałam Uniwersytet Warszawski, gdzie po trzech latach zdecydowałam się na specjalizację z fizyki jądrowej. Znowu trafiłam na znakomitych mistrzów i pod koniec czwartego roku studiów przeżyłam mój pierwszy prawdziwy eksperyment w Laboratorium GANIL we Francji. Moim promotorem był prof. Andrzej Płochocki, kierownik Zakładu Spektroskopii Jądrowej, w którym robiłam specjalizację. Bardzo dużo czasu poświęcił mi także Robert Grzywacz, wówczas doktorant, dzisiaj już profesor.

Czy da się opisać ten eksperyment, tak żeby laik zrozumiał jego istotę?

– Mówiąc najogólniej, badamy strukturę jądra atomowego.

Laikom wydaje się, że ta struktura jest już fizykom znana.

– A my fizycy jesteśmy całkiem niezadowoleni z naszej wiedzy. Podstawowa wiedza sprowadza się do tego, że jądra występujące w przyrodzie, stabilne, mają określoną liczbę protonów i neutronów. Pytaniem współczesnej fizyki – pytaniem kluczowym – jest: Co się stanie, jeśli dodamy albo ujmiemy kilka protonów czy neutronów? Okazuje się, że jądro zupełnie zmienia swoje własności. Szybko się rozpada, żyje godziny, sekundy albo milisekundy. Jest bardzo dużo jąder niestabilnych, żyjących ułamki sekund, których nie obserwujemy w warunkach naturalnych, gdyż rozpadając się przechodzą w inne jądra. Bardzo ważne jest wytworzenie takich jąder w eksperymencie, żeby zobaczyć, jakie są ich własności fizyczne, tj. jak długo żyją, w jaki sposób mogą się rozpaść.

Dlaczego to jest ważne, poza samą satysfakcją z możliwości uzyskania takich jąder w eksperymencie? Poza poczuciem, że oto mogę coś w przyrodzie zmienić?

– Bo to nam daje cząstkowe odpowiedzi na pytania o procesy astrofizyczne, czyli pomaga zrozumieć, jak powstawały pierwiastki we wszechświecie. Badając takie egzotyczne jądra, które mają bardzo dużą liczbę neutronów w stosunku do protonów lub odwrotnie, możemy wytłumaczyć, dlaczego na Ziemi jest więcej atomów jednego pierwiastka niż atomów innego pierwiastka.

Przypuszcza się, że takie niestabilne jądra występowały w początkowej fazie ewolucji wszechświata.

– To nie są przypuszczenia, ale przewidywania teoretyczne, jak mogła wyglądać „ścieżka” powstawania kolejnych pierwiastków. I trzeba je zweryfikować eksperymentalnie. Poza tym krótkożyciowe jądra atomowe mają zastosowanie w medycynie, np. w diagnostyce nowotworów, gdyż nie są szkodliwe dla organizmu. Nie jest to akurat przedmiotem moich zainteresowań, ale skoro pyta pani, dlaczego ważne jest poznawanie ich struktury, trzeba o zastosowaniach wspomnieć. Badając strukturę jąder uczymy się je najefektywniej produkować i to jest ważne w późniejszych zastosowaniach.

Jest Pani wierna fizyce jądrowej od pierwszego pobytu we Francji podczas studiów?

– Tak. W GANIL spędziłam trzy tygodnie i uczestniczyłam w przygotowaniach do eksperymentu, a następnie w pomiarach. To tam po raz pierwszy poczułam smak przyjemności odkrywania nowych rzeczy. To uczucie zawsze towarzyszy badaniom materii, bo jak inaczej wytłumaczyć fakt, że dziesięciu wybitnych uczonych z wielką fascynacją patrzy w monitor komputera i z entuzjazmem dyskutuje o tym, co się tam pokazało. Miałam szczęście (znowu), że ten eksperyment okazał się bardzo udany – zbadaliśmy dosyć dużo nowych stanów jąder. Pojęłam sens tego, co robię. Myślę, że niewiele osób ma możliwość łączenia pracy z pasją, gdyż praca często, po pewnym czasie, przechodzi w rutynę i wtedy trzeba szukać jakiegoś hobby. Fizyka jest dla mnie takim doskonałym połączeniem. Jeżeli jesteśmy w stanie spędzać 10−12 godzin dziennie, przez kilka tygodni, nad jakimś zagadnieniem, nie dlatego, że ktoś lub coś nas zmusza, tylko dlatego, że to sprawia czystą przyjemność, to ta przyjemność wynagradza największe wyrzeczenia.

Czy da się określić rodzaj tej przyjemności – w sytuacji, kiedy na horyzoncie nie jawi się, powiedzmy, Nagroda Nobla? Kiedy przyjemność jest, jak Pani powiedziała, „czysta”?

– Gdy analizuję dane uzyskane w eksperymencie i w pewnym momencie orientuję się, że mam przed sobą coś, czego nikt wcześniej nie widział, nie odkrył, doznaję takiej czystej przyjemności. I ta satysfakcja, że jest się pierwszym, że się zrobiło coś niepowtarzalnego, jest wielką nagrodą.

– Pani to przeżyła?

– Tak, po raz pierwszy, jak wspomniałam, we Francji. Później jeszcze kilka razy w innych eksperymentach. Po ukończeniu pracy magisterskiej rozpoczęłam studia doktoranckie pod kierunkiem dr. hab. Waldemara Urbana. To on nauczył mnie całego warsztatu analizy danych oraz umożliwił obserwowanie jąder dotąd nieznanych. Ostatnio pracuję z prof. Markiem Pfütznerem, laureatem nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, tzw. polskiego Nobla, za odkrycie nowego rodzaju promieniotwórczości. Udało mu się zaobserwować przypadek, gdy jądro mające bardzo dużą nadwyżkę protonów w stosunku do neutronów emituje nowy rodzaj promieniowania, wysyłając jednocześnie dwa protony, zamiast jednego, jak mówiła dotychczasowa nasza wiedza. Uzyskanie tego po raz pierwszy było ogromnie satysfakcjonującym odkryciem.

Cofnijmy się jeszcze na moment do czasów wcześniejszych. Wróciła Pani z Francji...

– Pod koniec piątego roku studiów rozglądałam się za możliwością kontynuowania badań i muszę powiedzieć, że oprócz samej fascynującej problematyki, w moim wyborze odegrała rolę atmosfera – życzliwa, koleżeńska, ożywcza intelektualnie – w Zakładzie Spektroskopii Jądrowej. Jestem z tym zakładem związana od czwartego roku i już wtedy zorientowałam się, że ludzie tutaj pracują bardziej dla własnej satysfakcji, dla tej przyjemności, o której mówimy, niż dla formalnej kariery. Dostałam się na studia doktoranckie i już pod koniec postanowiłam zostać w uczelni, w moim zakładzie, który zechciał mnie zatrudnić. Jeśli mam wskazać moment decydujący o moim losie naukowym, o moim wyborze, to był nim ów pierwszy eksperyment w GANIL.

– Kontynuuje Pani badania rozpoczęte na studiach?

– I tak, i nie. Nadal badam strukturę jąder atomowych, ale w zupełnie innych obszarach mapy nuklidów – tak to określmy – i zupełnie innymi metodami. Na każdym nowym etapie pracy zmieniałam tematykę (dla laika jest to ciągle ten sam szeroki zakres problemów) i technikę, co uważam za korzystne, bo pozwala przy planowaniu kolejnych eksperymentów widzieć nie jedną, ale różne drogi szukania odpowiedzi na stawiane pytania. W mojej dziedzinie konieczne jest uczestniczenie w wielu eksperymentach, jakie przeprowadzane są w różnych ośrodkach za granicą. Nie jest to możliwe przy obowiązkach dydaktycznych adiunkta, którym byłam w UW.

Jako post doc dostałam kontrakt w University of Tennessee i jednocześnie zatrudnienie w Oak Ridge National Laboratory, a Uniwersytet Warszawski dał mi delegację na rok. Mogłam się skupić całkowicie na pracy naukowej. W laboratorium cały czas robi się eksperymenty (pomiary) albo przygotowuje do kolejnych. Badaliśmy jądra w okolicy cyny 100, czyli takiego izotopu znanej nam wszystkim cyny, który ma 50 protonów i 50 neutronów. To bardzo szczególne jądro, bardzo mało znane. Fakt, że ma równe liczby protonów i neutronów sprawia, że jest bardzo silnie związane, stabilniejsze niż jądra „okoliczne”. Staraliśmy się m.in. uzyskać pewne informacje o czasie życia tych właśnie jąder i o możliwych drogach rozpadu, co jest ważne również dla zrozumienia procesów astrofizycznych. Powstanie pierwiastków aż do żelaza o liczbie masowej 56, którego jądro ma 26 protonów i 30 neutronów, można wytłumaczyć procesem spalania – łączenia się lżejszych jąder. Dalej na mapie nuklidów są jeszcze jądra stabilne, które obserwujemy w dzisiejszym świecie, ale nie wiemy dokładnie, jak one powstały. Istnieje szereg hipotez, np. taka, że jądro poddane silnemu strumieniowi neutronów (przewidywania teoretyczne mówią, że takie warunki były w początkach wszechświata) przyłącza je, ale do pewnego momentu. Kiedy jądro ma już tak dużo neutronów, że nie może przyłączyć kolejnych – ulega przemianie, w wyniku której powstaje zupełnie inne jądro, o innej, wyższej liczbie protonów Z. To nowo powstałe jądro znów może przyłączyć kilka neutronów zanim ulegnie podobnej przemianie. W pewnych warunkach jądro już nie przyłącza kolejnych neutronów, natomiast rozpada się sekwencyjnie do nuklidów o innej wartości Z. Może się to powtarzać, aż dojdzie do powstania jąder stabilnych. Staramy się odtwarzać w eksperymentach taki hipotetyczny proces. Musimy wyprodukować egzotyczne jądro, żeby zobaczyć, jak długo ono żyje, czy może przyłączyć kolejny neutron lub proton, czy woli się rozpaść, co zostaje po rozpadzie itd. Na tej podstawie możemy stwierdzić, czy jakieś przewidywanie teoretyczne jest trafne, czy nie.

Czy eksperymenty zawsze weryfikują teorię, czy też mogą ją wyprzedzać?

– Łatwiej przewidzieć coś – oczywiście również na podstawie wcześniejszych eksperymentów – niż ostatecznie to potwierdzić. Powodem są ograniczenia techniczne eksperymentatorów. Obecnie fizycy, np. przeprowadzając eksperymenty, są w stanie pójść o jeden czy dwa protony albo neutrony w stronę jąder egzotycznych, przewidywanych przez teoretyków. Teoria w swoich rozważaniach może przewidywać ich własności znacznie dalej – nawet po dodaniu dwudziestu! Niemniej te nasze małe kroczki są bardzo ważne, ponieważ przy kilku modelach hipotetycznych pozwalają wybrać ten kierunek, który najwięcej obiecuje.

Czasem potrafimy wyprodukować jądra, których własności nie rozumiemy – nie wiemy, dlaczego wolą się tak rozpaść, a nie inaczej. Mierzymy to eksperymentalnie, a teoretycy pomagają nam zrozumieć i wytłumaczyć, co się właściwie dzieje.

Czy to się dokonuje w bieżącej współpracy teoretyków i fizyków doświadczalnych, na przykład w jednym zespole?

– W Oak Ridge, gdzie byłam, tak się planuje eksperymenty, żeby były ciekawe dla jednych i drugich, żeby stanowiły wspólne zadanie. Polska grupa w Oak Ridge od lat współpracuje z eksperymentatorami i teoretykami w Warszawie.

Wyobrażam sobie, że kiedy teoria i doświadczenie idą równym krokiem, współpraca jest harmonijna. Ale jeśli np. eksperyment zaprzeczy przewidywaniom?

– Każdy eksperyment może być potwierdzony przez niezależne grupy badawcze. Zdarza się, że jakiś wynik zostanie odrzucony, a po latach się do tego wraca. Animozji nie ma. Eksperyment ma większą siłę, ale często mamy za mało danych, żeby go zaplanować i wtedy teoria nam podpowiada, co robić.

– Już wiem, że to, co fizycy robią w laboratorium, czym Pani się zajmuje, jest próbą odtworzenia ewolucji wszechświata, żeby się dowiedzieć, jak ona przebiegała. Jeśli daje się wyprodukować egzotyczne jądra atomowe to znaczy, że one kiedyś istniały w naturze?

– Najogólniej można tak powiedzieć. Do pełnej odpowiedzi jeszcze daleko, nie zawsze, być może, mamy rację w naszych dzisiejszych interpretacjach rzeczywistości.

Była Pani w Stanach przez rok. Czy mogła Pani tam zostać?

– Mogłabym. Pojechałam z rodziną; nie wyobrażam sobie wyjazdu dłuższego niż 2−3 tygodnie bez męża i córki. Mąż jest prawnikiem, nie pracuje naukowo i było to z jego strony wyrazem uznania dla mojej pracy. Szczęściem dostał roczny urlop bezpłatny i po naszym powrocie wrócił na swoje stanowisko. Od początku oboje zakładaliśmy, że wrócimy. Wiedziałam, że naukowo będę tam mogła zrobić tyle, ile dojeżdżając robiłabym, powiedzmy, 6 lat. Wiedziałam też, że będzie to ciekawe doświadczenie dla moich bliskich. Córka miała wtedy 5 lat i było zupełnie fascynujące obserwować, jak otwiera się na zupełnie nowe otoczenie. Staraliśmy się, oczywiście, przygotować ją, przede wszystkim językowo, ale przyniosło to dość nikłe rezultaty. W Stanach poszła do przedszkola przy Uniwersytecie Tennessee i muszę powiedzieć, że było to miejsce wymarzone dla każdej mamy. Co prawda mój mąż przez pierwszy miesiąc spędzał z nią czas w przedszkolu, aby ułatwić jej start w nowym gronie, ale Karolinka miała tam osobę, która specjalnie nią się zajmowała, z którą zresztą utrzymujemy nadal kontakt. Po pół roku mówiła płynnie po angielsku! Poszła do szkoły (w USA szkoła zaczyna się od 5 lat) i nie miała najmniejszych trudności, a czasem nawet górowała nad swoimi kolegami – otwartością, chłonnością na nowe bodźce.

Obserwowałam w Ameryce i przedszkole, i szkołę, i nauczanie uniwersyteckie. Na każdym poziomie, niezależnie od zakresu przekazywanej wiedzy, widziałam to, co chciałabym przenieść do nas: docenianie u każdego tego, co jest w nim najlepsze. Takie podejście zapobiega kompleksom, pozwala rozwinąć autentyczne zainteresowania, zapewnia rozmaitość w grupie indywidualnych uzdolnień, cech, postaw. Mnie to interesowało także dlatego, że jestem na naszym wydziale członkiem komitetu organizacyjnego konkursu „Poszukiwanie talentów”, który ma charakter popularyzatorski, a popularyzację nauki uważam za ogromnie ważną.

Jakie były motywy postanowienia powrotu, powziętego, jak Pani mówi, na początku?

– Kiedy trzeba już było kupować bilety, wszystko pomyślnie się układało: miałam bardzo ciekawą pracę, mąż po miesiącu też zaczął pracować, córka dobrze się czuła w szkole. Ale... Po pierwsze, mogła i mnie, i mężowi grozić utrata pracy w Polsce, po naszych rocznych urlopach. Po drugie, zwykła tęsknota – za rodzicami, za dziadkami, za wspólnymi świętami Bożego Narodzenia. Przede wszystkim za własnym domem.

Własny dom to także ojczyzna?

– Pewnie tak, chociaż nie używaliśmy w rozmowach tego argumentu. Jeśli mówiliśmy o pozostaniu, to nie dłużej niż na 3 lata, ale to też uważaliśmy za mało prawdopodobne. Dużo podróżowałam i wiem, że, zwłaszcza w krajach europejskich, inny jest stosunek do osób, które przyjechały na jakiś czas, jako wysokiej klasy specjaliści, a inny do tych, których podejrzewa się, że chcą zostać na stałe. W Stanach Zjednoczonych jest inaczej. Cudzoziemców nie traktuje się jak obcych. A jeśli się uważniej obserwuje żyjących tam Polaków, to widać, jak bardzo dbają oni o polskość. Pilnują, żeby dzieci mówiły poprawnie po polsku. Doskonale się orientują w tym, co dzieje się w kraju – w polityce, w gospodarce, w kulturze. Śledzą dyskusje prasowe, oglądają filmy. Niektórych moich znajomych, którzy zdecydowali się zostać, skusiły oferty bardzo ciekawej pracy naukowej i możliwość wykonywania jej bez stresu, bez kłopotów codziennych. Ci ludzie ogromnie pomagają takim jak ja, starają się o zaproszenia, o stypendia itp., a że fizycy z dyplomem Uniwersytetu Warszawskiego mają bardzo dobrą markę, mogą to robić skutecznie. Myślę, że to jest współczesny patriotyzm. Z drugiej strony nie chciałabym, żeby moja córka po iluś latach spędzonych w Ameryce powiedziała, że tam jest jej dom.

Rozmawiała Magdalena Bajer