Leczenie raka, obrazowanie medyczne i przemysłowe, elektronika, przyrządy pomiarowe, nowe materiały i procesy wytwarzania, techniki konserwacji żywności, eliminacja produktów toksycznych - to tylko niektóre z zastosowań technologii powstałych dla potrzeb badań z dziedziny fizyki.

Rok 2005 będzie obchodzony jako Światowy Rok Fizyki http://www.wyp2005.org/. Decyzję taką podjęło w czerwcu Zgromadzenie Ogólne ONZ http://www.un.org uznając, że:

* \"fizyka daje podstawy do zrozumienia przyrody,

* prace badawcze w dziedzinie fizyki i ich zastosowania były i są główną siłą napędową naukowego i technologicznego rozwoju społeczeństw,

* a rok 2005 - stanowi 100. rocznicę szeregu odkryć naukowych Alberta Einsteina\".

STAGNACJA? TO NIEPRAWDA!

Nieprawdą jest, jak sądzą niektórzy, że fizyka przeżywa obecnie stagnację - podkreśla prof. Marta Kicińska-Habior z Instytutu Fizyki Doświadczalnej http://www.fuw.edu.pl/fuw/IFDp.html na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, która jest przewodniczącą Krajowego Komitetu Organizacyjnego Światowego Roku Fizyki.

\"W fizyce stale zdarzają się ważne odkrycia, ale ponieważ jest to nauka coraz bardziej wyspecjalizowana, więc wiele z tych odkryć może być docenionych tylko przez specjalistów. Tylko nieliczne to odkrycia +medialne+, które mogą być wyjaśnione w kilku prostych zdaniach\" - mówi prof. Kicińska-Habior.

Fizyka, jak podkreśla, leży u podstaw dzisiejszych osiągnięć medycyny, genetyki, biologii, nanotechnologii, informatyki.

\"To ona wprowadziła magnetyczny rezonans jądrowy, który pozwala badać strukturę DNA\" - zwraca uwagę prof. Kicińska-Habior.

OD TRANZYSTORA DO KOMPUTERA

Technologie powstałe dla potrzeb fizyki stosuje się m.in. w obrazowaniu medycznym i przemysłowym, elektronice, przyrządach pomiarowych, nowych materiałach i procesach wytwarzania, technikach konserwacji żywności, przy eliminacji produktów toksycznych.

\"Fizyka prowadzi do postępu techniki i go wymusza. Prototypy wielu urządzeń technicznych powstają w laboratoriach fizyków. To normalna kolej rzeczy\" - zaznacza prof. Kicińska-Habior.

Tak było np. z komputerami. Na to, że się pojawiły wpłynęły dwa elementy. Pierwszy to wynalezienie przez fizyków tranzystora (wyróżnione Nagrodą Nobla http://www.nobel.se/physics/laureates/1956/ i późniejszy rozwój nowoczesnej elektroniki. Drugi to zapotrzebowanie fizyków jądrowych na urządzenia zliczające cząstki w detektorach.

Specjalne potrzeby fizyki, zwłaszcza fizyki cząstek wymagają specjalistycznej aparatury. To fizyka w dużym stopniu przyczyniła się do rozwoju takich technologii, jak nadprzewodnictwo, kriogenika (wytwarzanie i utrzymywanie bardzo niskich temperatur), technika próżni i geodezja.

PRZYRZĄDY GEODEZYJNE I INTERNET

Akceleratory wykorzystywane w CERN-ie http://www.cern.ch (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) muszą spełniać ściśle warunki geometrii urządzeń.

Dwudziestosiedmiokilometrowy tunel akceleratora musi być zbudowany niezwykle precyzyjnie, gdyż kilkumilimetrowy błąd w ustawieniu magnesów w tym tunelu może spowodować, że akcelerator nie będzie działał.

Dlatego też geodeci z CERN-u zaprojektowali przyrządy geodezyjne i techniki pomiarowe do drążenia podziemnych tuneli z dużą precyzją. Niektóre z nich wykorzystano przy budowie Eurotunelu.

Wzrost mocy obliczeniowej komputerów także zawdzięczamy fizykom pracującym w CERN-ie. Przyczyniło się do tego ich zapotrzebowanie na wykonywanie złożonych obliczeń teoretycznych, szybkie odczytywanie danych z detektorów, wizualizację wyników.

Podobnie było z Internetem. Pomysł światowej sieci informacyjnej \"www\" powstał właśnie w CERN-ie. System ten został stworzony, aby ułatwić komunikację naukowców pracujących w odległych od siebie ośrodkach naukowych.

Chodziło o zapewnienie wszystkim dostępu do ogólnych baz danych. Badania i prace fizyków przyczyniły się również do rozwoju innych działów informatyki - techniki symulacji, diagnozowania uszkodzeń, układów sterowania.

DIAGNOSTYKA RADIOLOGICZNA, RADIOTERAPIA

Nie do przecenienia jest wkład fizyki w medycynę. Diagnostyka radiologiczna, radioterapia, medycyna nuklearna nie byłyby możliwe gdyby nie odkrycia Wilhelma Roentgena http://www.nobel.se/physics/laureates/1901/ (promieniowanie X) oraz Marii Skłodowskiej-Curie i Piotra Curie http://www.nobel.se/physics/laureates/1903/ (pierwiastki promieniotwórcze - polon i rad).

Badania radiologiczne są najczęściej wykonywanymi badaniami diagnostycznymi. Dla 60 proc. przypadków stanowią podstawowe badanie obrazowe.

Klasyczny obraz radiograficzny uzyskiwany jest na kliszy rentgenowskiej. Obecnie nowoczesne urządzenia rentgenowskie - wyposażone w kamerę wideo, wzmacniacz obrazu i komputer - umożliwiają uzyskanie cyfrowego obrazu struktury i czynności narządów.

Promieniowanie X wykorzystywane jest także w tomografii komputerowej. Podczas badania przez ciało pacjenta przepuszcza są promienie Roentgena. Tkanki osłabiają promieniowanie w zależności od gęstości elektronów w badanej strukturze.

Wiele ośrodków medycznych do leczenia nowotworów wykorzystuje akceleratory. Ostatnio dużym zainteresowaniem cieszy się terapia hadronowa (niszczenie komórek nowotworowych przy wykorzystaniu wysokoenergetycznych ciężkich cząstek).

Od tradycyjnego naświetlania promieniami Roentgena metodę tę odróżnia niezwykła precyzja w docieraniu do uszkodzonych komórek. Ma to ogromne znaczenie w leczeniu nowotworów umiejscowionych w pobliżu ważnych organów, takich jak mózg, czy rdzeń kręgowy.

W takich wypadkach wiązka promieniowania musi dostarczyć maksymalną porcję energii do chorego miejsca nie rozpraszając jej po drodze i nie niszcząc zdrowych tkanek otaczających nowotwór.

MAŁE AKCELERATORY DO WSZYSTKIEGO

W fabrykach używa się małych akceleratorów liniowych do polimeryzacji plastików, utylizacji odpadów, sterylizacji żywności.

Inne zastosowanie tych urządzeń to hartowanie powierzchni metali dla zwiększenia ich wytrzymałości oraz rzeźbienie w krzemie z mikronową precyzją.

Jedynie 100 z 10 tys. tych niezwykle skomplikowanych urządzeń działa zgodnie ze swoim pierwotnym przeznaczeniem, jakim jest przyspieszanie i zderzanie cząstek.

\"Bez fizyki nie byłoby wielu rzeczy, które dziś towarzyszą nam w życiu. Dzięki niej świat wygląda tak, jak obecnie\" - mówi prof. Kicińska-Habior.

Jest prawdopodobne, że swój przyszły wygląd świat również będzie zawdzięczał fizyce.

***

Przydatne strony:

Polska strona Światowego Roku Fizyki http://fizyka2005.fuw.edu.pl/

Polscy organizatorzy -

Polskie Towarzystwo Fizyczne http://ptf.fuw.edu.pl/

Uniwersytet Warszawski http://www.uw.edu.pl

Polska Akademia Nauk http://www.pan.pl

Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski http://www.fuw.edu.pl/

Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej http://www.if.pw.edu.pl/

Komitet Fizyki PAN

Centrum Fizyki Teoretycznej PAN http://www.cft.edu.pl/

Instytut Fizyki PAN http://www.ifpan.edu.pl/

ICM - Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego http://www.icm.edu.pl/

Polskie Towarzystwo Wzrostu Kryształów http://www.ptwk.org.pl/

Instytut Problemów Jądrowych http://www.ipj.gov.pl/

* Nauka w Polsce - Katarzyna Knap *

19 lipca 2004