Profesor Rohoziński o Zdzisławie Szymańskim

W pogodną niedzielę 5 września ubiegłego roku pracownicy Zakładu Teorii Struktury Jądra Atomowego w Instytucie Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Warszawskiego wyruszyli do Krzyży nad jeziorem Nidzkim, aby wziąć udział w XXVI Mazurskiej Szkole Fizyki Jądrowej, która rozpoczęła się kilka dni wcześniej. Niedziela była dniem wolnym od zajęć. Pełny relaks! Kiedy dotarliśmy do Krzyży, wykładowcy i słuchacze zaczęli się schodzić na spóźniony obiad. Zjedliśmy wspólny posiłek. Był oczywiście z nami „Szef”, Zdzisław Szymański, twórca i wieloletni kierownik Zakładu. Formalnie, po przejściu na emeryturę przestał już być kierownikiem Zakładu, ale dla nas wszystkich nadal był szefem i mistrzem. Mimo że od dłuższego czasu był poważnie chory, nie wyobrażał sobie, aby Go mogło zabraknąć w Krzyżach. Zdzisław od pierwszych szkół fizyki jądrowej, organizowanych jeszcze w latach sześćdziesiątych w Jeziorowskich był ich duszą i to zarówno pod względem naukowym, jak i towarzyskim. Nie zważając na sprzeciwy Rodziny przyjechał więc i tym razem. Mówił, że czuje się dobrze, wydawał się rozluźniony, dowcipkował, jak zwykle. Nic nie wskazywało na to, że ta Szkoła będzie tak inna od wszystkich poprzednich...

Śmierć przyszła nagle. Była dla nas szokiem i ogromnym ciosem. Jedynym pocieszeniem było to, że zmarł bez cierpień i wśród przyjaciół, otoczony atmosferą fizyki, tak bardzo przez niego kochanej. W pewnym sensie śmierć podczas Szkoły była godnym uwieńczeniem życia Zdzisława: zmarł na posterunku, do ostatniej chwili spełniając swoją misję. Niestety, już zabraknie Go w Krzyżach, czy gdziekolwiek indziej, gdzie Mazurskie Szkoły będą się odbywały. Zabraknie Go w środowisku fizyków jądrowych na całym świecie.

Zdzisław Szymański urodził się 2 lutego 1926 roku w Czarnem koło Włocławka. Tam rozpoczął naukę, a później wyjechał do szkoły do Poznania. Losy wojenne rzuciły go w 1939 roku do Płońska. Jako młodego chłopca, Polaka w Rzeszy Niemieckiej, objął go obowiązek przymusowej pracy. Był wywieziony na roboty do Prus Wschodnich, skąd uciekł pod koniec wojny z powrotem do Płońska. Po wojnie w 1946 roku poszedł w ślady ojca, który był inżynierem mechanikiem, i wstąpił na Wydział Mechaniczny Politechniki Łódzkiej. Ukończył go w 1950 roku z dyplomem magistra inżyniera. W tym samym roku rozpoczął studiować fizykę na Uniwersytecie Warszawskim. Studia te ukończył na początku 1953 roku uzyskując magisterium z fizyki. Od tego czasu datują się Jego kontakty z właśnie powstałym Instytutem Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Warszawskiego. Pracę zawodową rozpoczął już w 1948 roku na Politechnice Łódzkiej będąc jeszcze jej studentem, a w roku 1951 przeniósł się na Politechnikę Warszawską, gdzie pracował do 1955 roku. Przez krótki czas pracował w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk i tam w roku 1956 doktoryzował się z fizyki na podstawie rozprawy na temat dynamiki gazu Knudsena. Notabene model gazu Knudsena przydał się później w fizyce jądrowej. Promotorem rozprawy był profesor Michał Łunc, specjalista od mechaniki płynów.

W roku 1955 został utworzony Instytut Badań Jądrowych. W 1956 roku Zdzisław Szymański rozpoczyna tam pracę na stanowisku docenta. Rozpoczęła się wtedy Jego wielka przygoda z fizyką jądrową. Przygoda, to słowo najlepiej opisuje stosunek Zdzisława do pracy naukowej. Był entuzjastą, praca fascynowała Go, żył nią i traktował właśnie jak przygodę intelektualną. W IBJ pracował na różnych zasadach przez cały okres istnienia Instytutu, aż do chwili rozwiązania go w stanie wojennym w grudniu 1982 roku. W latach siedemdziesiątych IBJ był jedynym Jego miejscem pracy. W tym okresie był przewodniczącym jego Rady Naukowej. Pełnił tę funkcję bardzo godnie opierając się wszelkim naciskom politycznym. Później utrzymywał też ścisłe kontakty z Instytutem Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana, który został utworzony w styczniu 1983 roku z części IBJ. Formalny stosunek pracy z IPJ nawiązał znowu w roku 1995, na krótko przed odejściem na emeryturę.

Wielką rolę w karierze naukowej Zdzisława Szymańskiego odegrał staż naukowy w Instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze rozpoczęty w 1959 roku. W tym właśnie czasie i w tym miejscu pod kierunkiem Aage Bohra i Bena R. Mottelsona, późniejszych laureatów nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, formułowane były koncepcje nowoczesnej teorii struktury jądra atomowego. Podstawowymi elementami tej teorii są dwa efekty oddziaływania pomiędzy nukleonami w jądrach atomowych. Na jeden z nich zwrócił uwagę już w roku 1950 James Rainwater z Nowego Yorku, współlaureat nagrody Nobla, zauważając, że nukleony poza zamkniętymi powłokami powodują deformację całego jądra, a co za tym idzie, średniego pola sił jądrowych. Drugi efekt – nadprzewodnikowe korelacje par nukleonów - wprowadzili do teorii struktury jądra Bohr i Mottelson wraz z  Amerykaninem Davidem Pinesem w 1958 roku. Zdzisław Szymański i argentyński fizyk Daniel Bes byli pierwszymi, którzy uwzględnili efekt korelacji par w obliczeniach deformacji jądrowych. Dzisiaj metoda Besa-Szymańskiego obliczania deformacji ma już tylko historyczne znaczenie. Zastąpiła ją metoda Strutinskiego, którą zresztą Szymański i jego współpracownicy wraz z grupą Svena G. Nilssona z Lund szeroko później stosowali i rozwinęli. Tak więc Zdzisław Szymański od samego początku brał udział w tworzeniu współczesnej teorii struktury jąder i wniósł do tej teorii znaczny wkład. Ale bodaj jeszcze większą Jego zasługą jest to, że po powrocie do Polski nauczył tej teorii, bezpośrednio lub pośrednio, całą społeczność polskich fizyków jądrowych. Bez żadnej przesady można nazwać go ojcem polskiej szkoły teorii struktury jądra atomowego. To nie znaczy, że przed Nim nie było w Polsce fizyków zajmujących się teorią jądra. Żaden z nich nie miał jednak tak silnego wpływu na środowisko. W 1963 roku Zdzisław Szymański zostaje docentem w Instytucie Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu Warszawskiego. W Instytucie Badań Jądrowych docentem, jak wiemy, został już wcześniej. Bezpośrednio kształcił więc fizyków jądrowych w tych dwóch właśnie instytucjach. Zaczęło się od seminarium współprowadzonego przez Zdzisława wraz z Januszem Dąbrowskim w Instytucie Fizyki Teoretycznej UW, na którym grupka ludzi studiowała i starała się zrozumieć podstawowe prace szkoły kopenhaskiej. Seminarium to, jako wspólne seminarium Zakładu Teorii Struktury Jądra IFT UW i Zakładu Teorii Jądra Atomowego IPJ, przetrwało zresztą do dnia dzisiejszego. Specjalnie na nie przyjeżdżało także dwóch fizyków z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie — Maksymilian Piłat i Stanisław Szpikowski. Ten drugi dał później początek lubelskiej grupie teorii jądra, dzisiaj licznej i silnej. Potem był cykl wykładów w Zakładzie IA Fizyki Jądra Atomowego IBJ w Świerku. Tam „pobierali nauki” głównie eksperymentatorzy. Owocem tych wykładów był skrypt o długim tytule: Efekty działania sił kojarzących nukleony w pary w jądrach atomowych, opublikowany w 1969 roku w serii „Fizyka jądrowa” Postępów Techniki Jądrowej, pisma wydawanego przez Ośrodek Informacji o Energii Jądrowej. Skrypt ten pod powszechnie używanym podtytułem „Pairing po polsku” przez wiele lat był podstawowym materiałem do nauki teorii struktury jądra. Innym forum, na którym Zdzisław Szymański propagował idee i metody teorii struktury jąder były wspomniane już na wstępie Mazurskie Szkoły Fizyki Jądrowej, a także szkoły organizowane przez ośrodek krakowski w Zakopanem.

Polska szkoła teorii struktury jądra zaczyna się rozwijać. W 1964 roku Zdzisław Szymański promuje pierwszego doktora — Adama Sobiczewskiego, dzisiaj profesora i członka Polskiej Akademii Nauk. Później był promotorem jeszcze kilkunastu rozpraw doktorskich.

Na to, że myślimy o Zdzisławie Szymańskim jako ojcu teorii struktury jądra w Polsce złożyło się kilka czynników. Po pierwsze była to ogromna wiedza. Po drugie – rzadki talent dydaktyczny. Wykłady Jego były jasne, obrazowe i zrozumiałe nawet dla słuchaczy mniej obeznanych z teorią. Zdzisław fascynował się zagadnieniami, które przedstawiał i zarażał tą fascynacją słuchaczy. Po trzecie, były to cechy Jego osobowości. Był człowiekiem otwartym, bezpośrednim, życzliwym, łatwo nawiązującym kontakty, a przy tym wewnętrznie uczciwym i nie wykazującym krztyny poczucia wyższości, „że to niby ja wiem więcej”. Nie było dla Niego rzeczy oczywistych, które sam i wszyscy inni powinni a priori wiedzieć. Na wszystkie pytania odpowiadał sobie i słuchaczom według swojej najlepszej wiedzy i uczciwości naukowej. Wszystkie te cechy spowodowały także, że był znany, ceniony i lubiany wśród fizyków jądrowych na całym świecie.

Naturalną koleją rzeczy za sukcesami polskiej szkoły fizyki jądrowej szły Jego sukcesy zawodowe. W 1961 roku habilituje się na Uniwersytecie Warszawskim. W 1969 roku otrzymuje tytuł i stanowisko profesora nadzwyczajnego, a w 1977 — profesora zwyczajnego. W roku 1973 zostaje wybrany członkiem korespondentem Polskiej Akademii Nauk, a w 1986 — jej członkiem rzeczywistym. Polskie Towarzystwo Fizyczne nadaje Mu w 1989 roku swoje najwyższe odznaczenie — Medal Mariana Smoluchowskiego. Przepis o pracy na jednym etacie i wybór Instytutu Badań Jądrowych jako miejsca pracy zmusza Go do odejścia w roku 1970 z Uniwersytetu Warszawskiego. Wraca na Uniwersytet po ośmiu latach. W roku 1978 tworzy Zakład Teorii Struktury Jądra Atomowego w Instytucie Fizyki Teoretycznej UW i kieruje nim do roku 1996, do chwili przejścia na emeryturę.

Nie miejsce tutaj na dokładne omawianie wszystkich osiągnięć naukowych Zdzisława Szymańskiego. Wspomnijmy tylko o najważniejszych. O metodzie Besa-Szymańskiego obliczania deformacji jądrowych była już mowa. Pod koniec lat sześćdziesiątych Zdzisław Szymański i Sven Gösta Nilsson wraz ze współpracownikami z Warszawy i Lund badali własności hipotetycznych jąder superciężkich. Przewidywali istnienie „wyspy stabilności”jąder wokół liczb magicznych protonowej – 114, i neutronowej – 184. Wyniki ich prac były nie tylko ważnym rezultatem fizycznym samym w sobie, ale zaktywizowały badania eksperymentalne w kierunku poszukiwania superciężkich pierwiastków w przyrodzie i ich sztucznego wytwarzania w akceleratorach. Dzisiaj nadal nie wiadomo, czy „podwójnie magiczne”jądro o liczbie protonów Z=114 i liczbie neutronów N=184 rzeczywiście istnieje. Co więcej, w świetle najnowszych obliczeń nie jest wcale pewne, że protonowa liczba magiczna wynosi rzeczywiście 114, a ponadto okazało się, że jądra superciężkie mogą przybierać także kształty zdeformowane. Jednak program badań nad jądrami superciężkimi doprowadził w ciągu tych lat do wyprodukowania po kilka jąder pewnych izotopów pierwiastków o liczbie protonów aż do Z=112, a ostatnio być może także o Z=114, 116, 118.

W latach sześćdziesiątych zaczęto badać stany jądrowe o coraz wyższych momentach pędu. Stało się to możliwe w związku z postępem w technikach przyspieszania coraz cięższych obiektów i otrzymywania wzbudzonych stanów jądrowych w zderzeniach ciężkich jonów z dużym przekazem momentu pędu. Zaobserwowano, że w jądrowych pasmach rotacyjnych moment bezwładności, który przy obrotach ciał sztywnych jest oczywiście stały, jako funkcja kwadratu częstości obrotu w pewnym obszarze częstości bardzo szybko rośnie (tzw. up-bending), a w pewnych przypadkach może nawet dla określonej częstości rosnąć nieskończenie szybko, co prowadzi do niejednoznaczności (przegięcie wsteczne, back-bending). Zdzisław Szymański, który pracował wtedy w Szwecji jako profesor skandynawskiej organizacji naukowej NORDITA, ze szwedzkim fizykiem Joachimem Krumlinde podali na początku lat siedemdziesiątych jedną z możliwych interpretacji tego zjawiska, jako przejścia fazowego pomiędzy stanem nadprzewodzącym a normalnym materii jądrowej (efekt rozerwania wszystkich skorelowanych par nukleonów). Później okazało się, że zjawisko polega nie tylko na osłabieniu korelacji nadprzewodnikowych, ale i na uszeregowaniu momentów pędu nukleonów wzdłuż momentu pędu całego jądra (alignment). Od tego czasu głównym zainteresowaniem naukowym Zdzisława stały się wysokospinowe stany jądrowe. Owocem tych długoletnich badań jest monografia Fast Nuclear Rotation wydana w 1983 roku.

W 1974 roku Cohen, Plasil i Świątecki zwrócili uwagę na zjawisko zachodzące w szybko wirujących kroplach cieczy, które powinno manifestować się także w układach jądrowych. Polega ono na tym, że przy pewnej częstości obrotu kropla gwałtownie zmienia kształt i ze spłaszczonej na skutek obrotu staje się wydłużona lub trójosiowa o znacznie większej deformacji (kształt Beringera-Knoxa). W fizyce jądrowej nazwano to zjawisko superdeformacją. Efekty powłokowe w jądrach atomowych silnie modyfikują to zjawisko. Grupy fizyków polskich i skandynawskich, w których wiodącą rolę odegrali Sven Gösta Nilsson i Zdzisław Szymański badali efekty powłokowe w jądrach szybkowirujących. Stwierdzili, że przy pewnej dużej deformacji (odpowiadającej stosunkowi długości osi jądra równemu 1:2) i pewnej częstości obrotu pojawia się w widmie stanów jednocząstkowych szczelina energetyczna tak, jak pomiędzy powłokami nukleonowymi w stanie podstawowym. Superzdeformowanym jądrem podwójnie magicznym byłoby na przykład jądro ¹⁵²Dy. Dopiero w następnej dekadzie stwierdzono doświadczalnie istnienie superzdeformowanych pasm rotacyjnych w jądrach atomowych. Po raz pierwszy dyskretne poziomy rotacyjne — właśnie w jądrze ¹⁵²Dy, zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi — zaobserwował Peter Twin ze współpracownikami w roku 1986. Badając pasma superzdeformowane w coraz to innych jądrach zaobserwowano, że niektóre z nich w różnych jądrach mają prawie identyczne momenty bezwładności (pasma identyczne). Fakt ten do dzisiaj nie ma zadawalającego wytłumaczenia pomimo różnych prób czynionych w tym kierunku. Zdzisław Szymański poświęcił wiele czasu i energii wyjaśnieniu tego zjawiska. Śmierć nie pozwoliła Mu na zakończenie tych badań. Pracował naukowo do ostatniej chwili życia. Ostatnia publikacja, której jest współautorem, znajduje się jeszcze w druku w Physical Review C.

Zdzisław miał bardzo bogate międzynarodowe kontakty naukowe, o czym była już mowa. Rozpoczął je w 1959 roku współpracą z Instytutem Nielsa Bohra w Kopenhadze. Kopenhaga zawsze była dla Niego Mekką fizyki jądrowej, miejscem do którego stale wracał. Nieco później, w latach 1970-71, jako wizytujący profesor NORDITA, odwiedzał także inne ośrodki skandynawskie, w szczególności Lund i Sztokholm. W Lund nawiązał bliską współpracę z grupą profesora Svena Gösty Nilssona, twórcy modelu powłokowego dla jąder zdeformowanych. O wpływie Zdzisława na rozwój ośrodka w Lund świadczy nadanie Mu przez Politechnikę w Lund doktoratu honoris causa w 1983 roku. Nie wszyscy wiedzą, że na początku lat osiemdziesiątych grupa teorii jądra w Lund rozważała go jako kandydata na stanowisko kierownika tego ośrodka po śmierci Nilssona. Jednak odmówił; czuł, że w ówczesnej sytuacji politycznej jego miejsce jest w Warszawie, z uczniami, kolegami, współpracownikami... W latach 1964-65 odbywał staż naukowy w Caltech w Pasadenie, gdzie zajmował się przez krótki czas słabymi oddziaływaniami w jądrach atomowych i problemem niezachowania parzystości. Wygłaszał wykłady w Międzynarodowym Centrum Fizyki Teoretycznej w Trieście. Prowadził też ożywioną współpracę z Francją. Był frankofilem, może ze względu na swoje korzenie: matka Zdzisława była z pochodzenia Francuzką. Bywał częstym gościem uniwersytetów w Grenoble i Strasbourgu. Łącznie spędził tam kilka lat. W ostatnich latach miał ścisłą współpracę z ośrodkiem w Oak Ridge w Stanach Zjednoczonych. Listy kondolencyjne, które nadchodziły z całego świata po Jego śmierci dobitnie świadczą o ogromnym wpływie, jaki Zdzisław Szymański wywarł na środowisko fizyków jądra atomowego.

Był to nie tylko wybitny naukowiec, ale także organizator nauki, nauczyciel akademicki i aktywny członek środowiska naukowego, nie tylko związanego z fizyką jądrową. Nie uchylał się od pełnienia różnych funkcji w tym środowisku. Był prodziekanem ds. studenckich na Wydziale Matematyki i Fizyki (później Wydziale Fizyki) Uniwersytetu Warszawskiego w latach 1967-70. W 1968 roku bardzo zasłużył się studentom Wydziału broniąc ich skutecznie i z wielkim przekonaniem przed relegowaniem ze studiów i wysyłaniem do wojska. Później był wicedyrektorem Instytutu Fizyki Teoretycznej UW (1980-84) i redaktorem naczelnym Nukleoniki (1974-81). Zasiadał w Radzie Naukowej Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów i Radzie do Spraw Atomistyki przy Prezesie Państwowej Agencji Atomistyki. Był członkiem Rady Fizyki Jądrowej Europejskiego Towarzystwa Fizycznego (EPS Nuclear Physics Board). Nie sposób wymienić tutaj całej Jego działalności organizacyjnej, dydaktycznej i społecznej.

Odszedł nasz mistrz, nauczyciel, współpracownik i przyjaciel. Aage Bohr i Ben Mottelson w liście kondolencyjnym skierowanym do środowiska polskich fizyków tak piszą o stracie Zdzisława Szymańskiego: [He] has played such an important role in the understanding of nuclear structure and in the personal relationships within the worldwide community. His enthusiasm and appreciation of the content of scientific work and his unswerving intellectual honesty have made the contacts with him deeply rewarding and will continue to be an inspiration for us all. This inspiration was felt especially in Copenhagen where he and his pupils have contributed so much. Nie trzeba dodawać, żeobcowanie ze Zdzisławem było i w dalszym ciągu będzie inspiracją jeszcze silniejszą dla nas, Jego współpracowników, kolegów, uczniów i przyjaciół, tych z Warszawy, Lublina, Krakowa, i tych rozsianych po całym świecie.

Grzegorz Rohoziński

Warszawa, 4 maja 2000 roku