Działające od 2019 roku w ramach ministerialnego programu "Regionalnej Inicjatywy Doskonałości" Laboratorium Inżynierii Badań Materiałowych, które jest wspólnym projektem realizowanym przez Wydział Fizyki i Astronomii oraz Wydział Mechaniczny, otrzymało nominację do tytułu Symbol Synergii Nauki i Biznesu 2020. W Monitorze Biznesu, dodatku w Rzeczpospolitej, ukazał się artykuł promujący inicjatywę powstania tego laboratorium. Można go również przeczytać na stronie internetowej Monitora Biznesu pod adresem https://monitorrynkowy.pl/nowy-rozdzial-inzynierii/

Dr hab. Piotr Lubiński, prof. UZ, i doktorant mgr Alexandros Filothodoros (obaj z Wydziału Fizyki i Astronomii UZ) wraz ze współpracownikami opublikowali w czerwcu 2020 roku w czasopiśmie The Astrophysical Journal pracę "Distinct Accretion Modes of Cygnus X-1 Revealed from Hard X-Rays". Publikacja ta została właśnie wyróżniona przez Europejską Agencję Kosmiczną jako obraz miesiąca satelity INTEGRAL (INTEGRAL Picture of the Month, strona satelity (https://www.cosmos.esa.int/web/integral/home).

Publikacja przedstawia wyniki badań najwcześniej odkrytego układu podwójnego z czarną dziurą, Cyg X-1, w konstelacji Łabędzia. Źródłem materii opadającej na czarną dziurę jest w tym układzie bardzo duża gwiazda, niebieski nadolbrzym. Z powodu swej dużej jasności w zakresie promieniowania rentgenowskiego i gamma jest to najlepiej zbadany układ z czarną dziurą. Tym niemniej, pozostaje tu wiele zagadek do wyjaśnienia, a rezultatem badań naszych naukowców jest kolejna tajemnica: specyficzne mody akrecji materii na czarną dziurę w tym układzie. Układ Cyg X-1, jak prawie wszystkie układy podwójne z czarną dziurą, ewoluuje pomiędzy dwoma skrajnymi stanami widmowymi, tzw. stanem miękkim, gdzie dominuje emisja z dysku materii otaczającej czarną dziurę i tzw. stanem twardym, gdzie głównie emituje obszar gorącej plazmy w pobliżu czarnej dziury. Na podstawie badań w zakresie promieniowania rentgenowskiego o niższych energiach wydawało się, że ta ewolucja przebiega w sposób mniej więcej ciągły.

Satelita INTEGRAL jako pierwszy zebrał dla układu Cyg X-1 ogromny zestaw danych o bardzo dobrej jakości w zakresie wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego. W tym zakresie energii dominuje emisja plazmy, co pozwoliło lepiej zdiagnozować geometrię tego składnika układu. Okazało się, że wyznaczone wartości jasności układu i nachylenia widma rentgenowskiego przejawiają na diagramie gęstości danych sześć odrębnych struktur, zamiast układać sie w mniej więcej ciągłe pasmo. Oznacza to, że geometria plazmy przyjmuje pewne specyficzne mody, czego przyczyny na razie nie znamy. Teoretyczne wyjaśnienie tej zagadki może mieć duże znaczenie dla fizyki czarnych dziur. Satelita INTEGRAL nadal obserwuje układ Cyg X-1; nowe dane i bardziej zaawansowana analiza powinny pomóc w naprowadzeniu teoretyków na właściwe rozwiązanie.

Pierwiastki superciężkie, które wytwarzane są wyłącznie w specjalistycznych laboratoriach, to układy wysoce niestabilne, charakteryzujące się niezwykle małymi przekrojami czynnymi na ich produkcję. Z tego też względu wytwarzanie nowych, o jeszcze większych liczbach protonów, to zadanie niezwykle skomplikowane jak i kosztowne. Z drugiej jednak strony nie wszystkie izotopy znanych obecnie pierwiastków superciężkich zostały wyprodukowane i nie jest wykluczone, że pośród nich „ukrywają” się także takie, które mogłyby charakteryzować się zaskakująco długimi czasami życia w stanach podstawowych jak i niskowzbudzonych stanach izomerycznych. Sensowne jest więc poszukiwanie takich nuklidów, przy czym ich zwiększona stabilność mogłaby wynikać np. ze zjawiska tzw. K-izomeryzmu bazującego na (częściowym) zachowywaniu wartości rzutu całkowitego momentu pędu na oś symetrii jądra, tj. liczby kwantowej K. Istnienie takich stanów izomerycznych jest zjawiskiem stosunkowo dobrze ugruntowanym w badaniach dotyczących fizyki struktury jądra atomowego, jednakże mechanizmy odpowiedzialne za obserwowane wzbronienia w ich rozpadach są wciąż bardzo słabo poznane. Dotyczy to w szczególności emisji cząstki α, będącej dominującym kanałem rozpadu jąder superciężkich. W przypadku nuklidów rozpadających się głównie w ten właśnie sposób jakiekolwiek wzbronienie w rozpadzie α skutkować będzie wydłużeniem czasu ich życia, a więc i zwiększeniem stabilności.
Przedstawione powyżej fakty stanowiły główną motywację naszych najnowszych badań, celem których było wskazanie kandydatów na możliwie długożyciowe K-izomery w obszarze pierwiastków superciężkich. Naszą analizę przeprowadziliśmy dla jąder parzysto-parzystych, od izotopów Sg (seaborg) do Cn (kopernik), rozważając dominujący w ich przypadku rozpad α dla niskoleżących wzbudzeń dwu- i czterocząstkowych. Szczegółowe informacje na temat przeprowadzonych przez nas badań można znaleźć w artykule: ”Hindered α decays of heaviest high-K isomers”, P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 98, 014320 (2018), oraz w formie bardziej popularnonaukowej pod internetowym adresem: http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C31436%2Cncbj-izomery-pierwiastkow-superciezkich-moga-byc-znacznie-bardziej-stabilne.
Najważniejsze wyniki, które tam uzyskaliśmy są następujące. Przewidujemy wyraźne wzbronienie w rozpadzie α dla stanów czterocząstkowych, tj. π²v²20⁺ oraz π²ν²19⁺, w izotopach ^264-270Ds (darmsztadt). Wyznaczony przez nas czas półrozpadu dla takich wzbudzeń w przypadku jąder ²⁶⁴Ds i ²⁷⁰Ds jest aż rzędu sekund! Pozwala to myśleć nawet o przyszłych badaniach chemicznych takich stanów izomerycznych. W przeciwieństwie do wcześniejszych rezultatów tego typu badań, przeprowadzona przez nas analiza wskazuje, że za wydłużenie czasów życia w przypadku izomerów Ds odpowiedzialne są raczej wzbudzenia protonowe, niż neutronowe. Ponadto, zgodnie z naszymi przewidywaniami najbardziej wyraźne wzbronienie w rozpadzie α izomeru zbudowanego na wzbudzeniu dwuprotonowym π²10^– powinno być widoczne dla izotopu ²⁷²Ds.
Warto także wspomnieć, że omawiane tu długożyciowe izomery superciężkie mogły już nawet zostać wcześniej wyprodukowane lecz systemy detekcyjne przystosowane do badań obiektów istniejących milisekundy prawdopodobnie nie były w stanie zaobserwować jąder żyjących znacznie dłużej. Wydaje się, że ta intrygująca możliwość powinna być tu sprawdzona jako pierwsza. Mamy więc wielką nadzieję, że tego typu badania eksperymentalne przeprowadzone zostaną w możliwie niedalekiej przyszłości.

Badania podstawowe w Instytucie Fizyki w roku akademickim 2010/2011 miały charakter zarówno teoretyczny i doświadczalny. Dotyczyły one następujących zagadnień:
- Zagadnienia teoretyczne: optyka kwantowa, fizyka cząstek elementarnych, fizyka wysokich energii, fizyka ciała stałego, fizyka statystyczna, metody matematyczne fizyki oraz metody modelowania układu wielu cząstek, fizyka w zastosowaniach biomedycznych.
- Zagadnienia doświadczalne: spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), spektroskopia rezonansu ferromagnetycznego (FMR), fizyka centrów luminescencji defektów (domieszkowych i radiacyjnych) w ciałach stałych, własności magnetycznych i optycznych materiałów uporządkowanych i nieuporządkowanych.

Zagadnienia teoretyczne i doświadczalne realizowane wspólnie: metoda rezonansu ferromagnetycznego, nowe materiały/nanomateriały, fizyka sygnałów (elektrokardiologia).

Na pierwszych trzech miejscach publikacyjności Instytutu Fizyki za ostatnie pełne cztery lata są:
1. dr hab. Wiesław Leoński, prof. UZ
2. dr hab. Jarosław Piskorski
3. dr hab. Bohdan Padlyak, prof. UZ
Na pierwszych miejscach w rankingu publikacyjności Instytutu Fizyki za okres lat 2010-2011 z uwzględnieniem punktacji MNiSW za czasopisma są:
1. dr hab. Wiesław Leoński, prof. UZ (15 publikacji w czasopismach (w tym 6 publikacji po 32 punkty wg listy ministerialnej), 3 rozdziały w monografiach anglojezycznych, 2 publikacje konferencyjne)
2. prof. dr hab. Andrzej Drzewiński (7 publikacji w czasopismach (w tym 4 publikacje po 32 punkty wg listy ministerialnej), 2 publikacje w wydawnictwach reccenzowanych)
3. dr hab. Maria Przybylska, prof. UZ (6 publikacji w czasopismach (w tym 4 publikacje za 32 punkty wg listy ministerialnej), 1 publikacja w czasopiśmie recenzowanym)
4. dr Piotr Jachimowicz (8 publikacji w czasopisamach (w tym 2 publikacje 32 punktowe wg listy ministerialnej),
5. dr hab. Bohdan Padlyak, prof. UZ (8 publikacji w czasopismach, w tym 2 publikacje 32 punktowe wg listy ministerialnej)
6. dr Artur Barasiński (5 publikacji w czasopismach z czego 3 publikacje są 32 punktowe wg listy ministerialnej).

Przykładowe publikacje:
1. Fano zeros in photoelectron spectra of an autoionization system interacting with a neighboring atom Jan Peřina Jr., Antonín Lukš, Vlasta Peřinová, Wiesław Leoński // Optics Express .- 2011, Vol. 19, no 18, s. [10]
2. Photoelectron spectra in an autoionization system interacting with a neighboring atom   Jan Peřina Jr., Antonín Lukš, Wiesław Leoński, Vlasta Peřinová // Physical Review A .- 2011, Vol. 83, no 5, s. 053430-1—053430-10
3. Quantum scissors - finite-dimensional states engineering / Wiesław Leoński, A. Kowalewska-Kudłaszyk // Progress in Optics .- 2011, Vol. 56, s. 131—185
4. Anisotropic planar Heisenberg model of the quantum heterobimetallic zigzag chains with bridged ReIV - CuII magnetic complexes / Paweł Sobczak, Artur Barasiński, Grzegorz Kamieniarz, Andrzej Drzewiński // Physical Review B .- 2011, Vol. 84, s. 224431-1--224431-10 
5. Quantum effects and Haldane gap in magnetic chains with alternating anisotropy axes / Artur Barasiński, Andrzej Drzewiński, Grzegorz Kamieniarz // Computer Physics Communications .- 2011, Vol. 182, no 9, s. 2013--2016 
6. Translocation of reptating chains / Sebastian Żurek, Andrzej Drzewiński, J. M. J. Van Leeuwen // Journal of Statistical Mechanics : Theory and Experiment .- 2011, no 5, s. [19] 
7. In situ synthesis, morphology and magnetic properties of poly(ether-ester) multiblock copolymer/carbon-covered nickel nanosystems /Nikolaos Guskos, Janusz Typek, Bohdan Padlyak, Yu. K. Gorelenko, I. Pelech, U. Narkiewicz, E. Piesowicz, A. Guskos, Z. Roslaniec // Journal of Non-Crystalline Solids .- 2010, Vol. 356, no 37-40, s. 1893—1901
8. Synthesis and spectroscopy of tetraborate glasses doped with copper / Bohdan Padlyak, W. Ryba-Romanowski, R. Lisiecki, Oleksandr Smyrnov,Adam Drzewiecki, Ya. Burak, V. Adamiv, I. Teslyuk // Journal of Non-Crystalline Solids .- 2010, Vol. 356, no 37-40, s. 2033--2037 
9. Superdeformed oblate superheavy nuclei / Piotr Jachimowicz, M. Kowal, J. Skalski // Physical Review C .- 2011, Vol. 83, no 5, s. 054302-1--054302-6 : bibliogr., rys., tab., wykr., summ.
Kod: CZR-JCR     BibTeX   (pkt: 32)    DOI: 10.1103/PhysRevC.83.054302
10. Fission barriers for even-even superheavy nuclei / M. Kowal, Piotr Jachimowicz, A. Sobiczewski // Physical Review C .- 2010, Vol. 82, s. 014303-1--014303-10 
11. Electronic structure and magnetic properties of a molecular octanuclear chromium-based ring / T. Ślusarski, Bartosz Brzostowski, D. Tomecka, Grzegorz Kamieniarz // Journal of Nanoscience and Nanotechnology .- 2011, Vol. 11, no 10, s. 9080--9087 
12. Comment on "Late time behavior of false vacuum decay: possible implications for cosmology and metastable inflating states" / Krzysztof Urbanowski // Physical Review Letters .- 2011, Vol. 107, no 20, s. 209001
13. Asymmetric properties of long-term and total heart rate variability / Jarosław Piskorski, Przemysław Guzik //Medical & Biological Engineering & Computing.- 2011, Vol. 49, no 11, s. 1289--1297
14. Arterial stiffness, central hemodynamics and wave reflection in normal pregnancy and control nonpregnant women / Magdalena Wykrętowicz, Tomasz Krauze, Przemysław Guzik, Jarosław Piskorski, Wiesław Markwitz, Andrzej Wykrętowicz, Henryk Wysocki // European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology .- 2011, Vol. 159, no 1, s. 49--52

Uzyskane przykładowe wyniki naukowe:
1. Uzyskano analityczne wyrażenia określające widma fotoelektronów zawierające nowy typ zer dla układów jonizacyjnych i autojonizacyjnych oddziałujących z innym układem dwupoziomowym.
2. Znaleziono, nowe wskaźniki chaosu kwantowego bazujące na entropii Wehrla i parametrach wzajemnej informacji.
3. Określono warunki nagłej śmierci splątania oraz jego odrodzenia dla badanych kwantowych układów nieliniowych.
4. Wykazano nietrywialny wpływ sprzężeń poprzez szerokopasmowy laser na zjawisko EIT w układach zawierających kontinuum ze strukturą.
5. Badania teoretyczne neutrono-niedomiarowego obszaru jąder superciężkich Z≥120, N≤166 – przedstawiono sugestie dla eksperymentu z egzotycznymi superciężkimi nuklidami
6. Sformułowano najsilniejsze spośród dotychczas znanych warunki konieczne całkowalności w sensie Liouville'a dla układów hamiltonowskich z niejednorodnymi potencjałami i pokazano, że dla przypadku gdy potencjały składają się czynników o dwóch stopniach jednorodności, warunki te są efektywne dla dowolnej liczby stopni swobody. Warunki to uzyskano przy pomocy analizy różniczkowej grupy Galois równań wariacyjnych w otoczeniu pewnych prostoliniowych rozwiązań szczególnych.
7. Zaproponowano algebraiczną konstrukcję klas układów całkowalnych i supercałkowalnych w oparciu o własności pewnej algebry funkcji na przestrzeni fazowej układów hamiltonowskich o dwóch stopniach swobody.
8. Zbadane i przeanalizowane widma absorpcji optycznej, luminescencji (wzbudzenia i emisji) oraz kinetyka luminescencji jonów Tb3+, Dy3+, i Eu3+ w szkłach boranowych Li2B4O7, domieszkowanych Tb2O3, Dy2O3, i Er2O3 w iłosciach 0.5 i 1.0 mol. %. Na podstawie otrzymanych wyników ustalione własciwości optyczne szkieł Li2B4O7:Tb, Li2B4O7:Dy, i Li2B4O7:Eu oraz struktura lokalna centrów luminescencji Tb3+, Dy3+, i Eu3+ w nich.
9. Zmierzono i przeanalizowano widma FMR nanocząstek magnetycznych (Ni/C, Fe3O4 i nanoferrytów o różnym składzie) w matrycach szkieł porowatych.
10. W pracy opublikowanej w Phys. Rev. B 84, 224431 (2011) przedstawiony został kwantowy anizotropowy model Heisenberga zastosowany do łańcuchów jonów magnetycznych o budowie zygzaka. Pokazano, że nawet dla układów z bardzo silną anizotropią jednoosiową stosowanie modelu Isinga prowadzi do istotnych błędów. Dla związku CuReCl4(CN)2 z mostkami cyjanowymi, poprzez analizę danych pomiarowych na proszku w ramach zaproponowanego modelu, wyznaczono wartość współczynnika nadwymiany odrzucając wcześniejsze przypuszczenie o rekordowo wysokim sprzęgnięciu ferromagnetycznym.
11. Cykl prac w dziedzinie elektrokardiologii dotyczących badań asymetrii rytmu serca.