Apie

 

Fizikos mokslas tiria paprasčiausias kartu ir bendriausias mus supančio materialaus pasaulio objektų savybes ir jų judėjimo dėsnius. Teorinės fizikos tikslas – teikti gamtos fizinių reiškinių visumos sampratą, t. y. rasti ir formuluoti dėsnius, paaiškinančius stebėjimų rezultatus, teikti galimų savybių ir jų kitimo prognozes. Šiam tikslui pasitelkiami įvairūs matematinio aprašymo bei skaitmeninio modeliavimo būdai. Todėl teoretikas turi giliai žinoti fiziką, matematiką, chemiją, jis turi puikiai įvaldyti naujausius kompiuterinio skaičiavimo metodus.

1

Teorinės fizikos katedra, kaip atskiras padalinys, buvo dar lenkiškajame Stepono Batoro universitete. 1944 m. profesoriaus Adolfo Jucio iniciatyva ji vėl buvo atkurta. A. Jucys – vienas iš daugiaelektronių atomų teorijos kūrėjų, šiuolaikinės teorinės fizikos pradininkas Lietuvoje. Todėl katedroje tradiciškai dirbama toliau plėtojant atomų teoriją. Atomuose vykstančių procesų modeliavimas šiuo metu įgauna naują postūmį, nes šie procesai svarbūs valdomai termobranduolinei sintezei, kaip ateities energijos šaltiniui.

2

Šio meto moksliniai tyrimai sietini su molekulinių nanodarinių struktūrų ir vyksmų modeliavimu. Nanodariniai – tai objektai, kurių matmenys yra šimtai nanometrų ir mažesni (1 nanometras = 0,0000001 cm). Tokių sistemų klasė yra labai plati: biologinės bei dirbtinės kilmės makromolekulės, polimerai, nanomatmenų plėvelės, nanovamzdeliai, nanotaškai ir kt. Pastarojo meto viena iš mokslo prioritetinių krypčių (ne tik Lietuvoje, bet ir pasaulyje) yra nanodarinių tyrimai, skirti nanotechnologijų bei bionanotechnologijų paieškoms. Nanodariniuose paviršiaus ploto santykis su tūriu yra labai didelis, todėl jiems būdingi vyksmai iš esmės skiriasi nuo vyksmų, stebimų mikrometrinių ir didesnių matmenų dariniuose. Nanodarinių savybės labai jautrios net ir gana nedideliems struktūros pokyčiams, todėl teorinis struktūrų ir dinaminių vyksmų modeliavimas ypač svarbus. Jais remiantis galima ne tik numatyti norimų nanodarinių savybes bei jų priklausomybę nuo išorinės aplinkos poveikio, bet ir prognozuoti, kontroliuoti ir valdyti galimus fizikinius vyksmus. Modeliuojant yra naudojamasi kvantinės chemijos, stochastiniais bei euristiniais vyksmų apibūdinimo metodais. Darbui būtina labai gerai išmanyti teorinę fiziką bei naujausias kompiuterines technologijas (darbas MS Windows ir UNIX/LINUX aplinkose, programų kūrimas ir programų sistemų derinimas superkompiuteriams).

Katedroje plėtojami ir netiesinės spektroskopijos metodai, kurie leidžia numatyti kvantinių reiškinių valdymo galimybes, keičiant labai trumpų lazerinių impulsų parametrus. Pradėti darbai, nagrinėjantys pavienių sudėtingų molekulių spektrų bei elektromagnetinio lauko sąveikos su nanodariniais ypatybes. Su šiais nanodarinių tyrimais glaudžiai siejasi ir vyksmų modeliavimas polimerinėse molekulinėse plėvelėse, pasižyminčiose išskirtiniu poliarizuojamumu bei biologinės kilmės objektuose. Ypač daug dėmesio skiriama žadinimo bei krūvininkų dinamikos membraniniuose baltymuose modeliavimui. Šie reiškiniai stebimi fotosintetiniuose baltyminiuose kompleksuose (žadinimų pernaša tarp pigmentinių molekulių – chlorofilų bei fotostimuliuota elektrono pernaša skersai membranos), protono pernašą sukeliančiame rodopsino baltyme, dalyvaujančiame regos mechanizme.

Gauti rezultatai plačiai skelbiami tarptautinėje spaudoje. Pažymėtinos ir dvi pastaraisiais metais katedros darbuotojų (prof. Leono Valkūno ir prof. Viktoro Šugurovo) išleistos monografijos. Tai “Photosynthetic excitons” parašyta L. Valkūno kartu su Olandijos kolegomis H. Van Amerongen ir R. Van Grondelle ir išleista World Scientific Co. leidyklos bei V. Šugurovo monografija “Singular Integral Equations‘ Methods for the Analysis of Microwave Structures”, parašyta kartu su Liudmila Nickelson ir išleista Brill Academic Publisher and VSP leidyklos. Katedros docentė Dalia Šatkovskienė išleido du vadovėlius: „Teorinė mechanika“ (2003 m.) ir „Grupių teorija“ (2004 m.).

3

Vilniaus universiteto Teorinės fizikos katedros profesoriaus Kęstučio Pyrago sukurta chaoso valdymo teorija naudojama įvairiausiose mokslo srityse – ne tik fizikoje, bet ir matematikoje, chemijoje, biologijoje, ekonomikoje. Per 15 metų, kai pasaulis žino „Pyrago chaoso valdymo metodą“ (Pyragas’ Chaos Control Method), profesorius įvairiuose moksliniuose straipsniuose buvo cituotas beveik 2000 kartų. Tai didžiausias „citavimo indeksas“ Lietuvoje, o būtent šis indeksas pripažįstamas patikimiausiu tiksliųjų mokslų atstovų darbų naudingumo, jų įtakos pasaulinio mokslo progresui rodikliu.

Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Teorinės fizikos katedros vedėją prof. habil. dr. Leoną Valkūną, kaip Lietuvos šviesuolį, pagerbė Lietuvos televizija. Jis apdovanotas diplomu „Už šviesiausią mintį ir idėją“. Taip įvertinti profesoriaus darbai, atlikti kartu su mokslininkais iš JAV Kalifornijos universiteto bei Lorenco nacionalinės laboratorijos Berklyje. Profesoriaus L. Valkūno vadovaujamose mokslinėse grupėse nagrinėjami fotosintezės fizikiniai vyksmai, tokie kaip šviesos sugertis, energijos pernaša, krūvininkų atskyrimas fotosintetinėse struktūrose. Jo monografija (H. van Amerongen, L. Valkūnas, R. van Grondelle. Photosynthetic Excitons. 2000. 590 p.) yra visuotinai pripažinta ir plačiai naudojama šios srities mokslininkų. Prieš keletą metų Berklyje buvo atrastas specialus baltymas, kuris yra tiesiogiai susijęs su fotosintezės savireguliacija. Kryptingi tyrimai patvirtino hipotezę, jog fotosintezės savireguliacija yra išties tiesiogiai susijusi su chlorofilo ir kito pigmento – zeaksantino – kompleksu. Jų rezultatai buvo paskelbti 2005 metų pradžioje prestižiniame moksliniame žurnale „Science“ ir plačiai komentuojami internete bei Lietuvos spaudoje. Šis rezultatas taip pat atskleidžia plačias perspektyvas plėtojant tyrimus, susijusius su dirbtinės fotosintezės programa.