wtorek, 29 marca 2016

Nikołaj G. Basow - naukowy autorytet dla S. Kaliskiego

Opracował Jerzy Waleski

absolwent Wydz. Uzbrojenia i Lotnictwa WAT

Radziecki fizyk z Instytutu Fizyki im. Lebiedieva Akademii Nauk (IFAN) - Nikołaj G. Basow.

Nikołaj G. Basow ukończył studia w Moskiewskim Instytucie Fizyki Technicznej (Mосковский инженерно-физический Институт – МИФИ).

http://ru.wikipedia.org/wiki/Национальный_исследовательский_ядерный_университет_«МИФИ»

http://www.mephi.ru/about/

Od 1948 r. Nikołaj G. Basow pracował w Instytucie Fizyki im. Lebiedieva Akademii Nauk (IFAN) (Физический Институт им. П. Н. Лебедева АН - ФИАН),

http://ru.wikipedia.org/wiki/Физический_институт_им._П._Н._Лебедева_РАН

początkowo jako laborant, następnie jako inżynier a od 1950 był aspirantem pod kierownictwem Leontovicha i Prochorowa.

W 1956 r. N. G. Basow obronił pracę doktorską na temat: "Generator molekularny".

W latach 1958 -1972 Nikołaj G.Basow był zastępcą dyrektora Instytutu Fizyki im. Lebiedieva (IFAN).

Laureat Nagrody Nobla Nikołaj G. Basow podczas eksperymentów z laserem rubinowym w Instytucie Fizycznym A. N. Lebiediewa Rosyjskiej Akademii Nauk

Tutaj, w IFAN, w 1963 roku zorganizował Pracownię Fizyki Kwantowej.

W 1964 roku Nikołaj Basow wraz z Charlesem Townesem i Aleksandrem Prochorowem otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki za fundamentalne prace w dziedzinie elektroniki kwantowej, które doprowadziły do skonstruowania generatorów i wzmacniaczy bazujących na zasadzie masera i lasera.

Wręczenie Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, Ratusz w Sztokholmie, 1964, (od lewej do prawej C. Townes, A. M. Prochorow, N. G. Basov)

http://www.lebedev.ru/nobelprize/inside/basov.html

http://geroiros.narod.ru/wwsoldat/200/ARTICLES/BIO/basov_ng.htm

https://geroiros.narod.ru/wwsoldat/200/ARTICLES/BIO/basov_ng.htm?fbclid=IwAR2cPR5n91Q0zn72yNAAwPUacKqHsXQXhMcL4wEE-KctP2vxHDA9Sztp88o

http://www.lebedev.ru/nobelprize/main/n_index.php

Już w 1962 r. N. G. Basow (wraz z O. H. Krohinem) głęboko doceniając unikalne właściwości promieniowania laserowego, wyrazili ideę otrzymania termojądrowej syntezy przez nagrzewanie tarczy promieniowaniem laserowym w bardzo krótkim czasie.

Propozycje przejawiły wiedzę i naukową odwagę – ponieważ w tym czasie były tylko lasery na ciele stałym o energii impulsu poniżej 1 Joula i lasery gazowe pracy ciągłej poniżej 1 Wata.

Równolegle prof. John Myrick Dawson w USA zwrócił uwagę na możliwość zastosowania laserów do otrzymania plazmy w bardzo krótkim czasie - rzędu nanosekund.

Tak powstał nowy naukowo-techniczny kierunek, który otrzymał nazwę laserowej syntezy termojądrowej.

А.М. Прохоров, Ч.Х. Таунс и Н.Г. Басов в ФИАН 1965 r.

Wyniki doświadczeń posłużyły jako silny bodziec dla dalszych prac rozwojowych w laserowej syntezie termojądrowej.

W 1970 r. w w laboratorium N. G. Basowa Instytutu Fizyki Lebiedieva IFAN po raz pierwszy dokonano tzw. mikrosyntezy.

Energia z tego typu reakcji laserowej (z ang. ICF – Inertial Confinement Fusion) wyzwalana jest poprzez zogniskowanie na celu (targecie) zawierającym paliwo termojądrowe wiązek laserów impulsowych o bardzo dużej mocy.

W 1971 r. w Instytucie Fizyki Lebiedieva IFAN stworzono pierwszy, oparty na szkle neodymowym, wielokanałowy system laserowy Kalmar sferycznego dostarczania promieniowania do kompresji w układzie laser - target, umożliwiającą sferyczne napromieniowanie tarcz o gęstości mocy 1014 W /cm² ( kilka lat później w USA zbudowano instalację o tym samym poziomie energii). Instalacja ta zademonstrowała wydajność nanoszenia energii laserowej na tarczę, osiągnęła kompresję do gęstości 8 g/cm³ oraz wykryła neutrony z reakcji d–d i reakcji wtórnych d–t.

В 1971 г. в ФИАНесоздается многоканальная лазернаяустановка на неодимовом стекле «Кальмар», обеспечивающая сферическое облучение мишеней на уровне мощности 1014 Вт/см2 . В экспериментах на установке «Кальмар» была показана возможность эффективного вклада энергии лазерного излучения в сферическую мишень, осуществлено сжатие термоядерного горючего до плотности 8 г/см3 (выход нейтронов в этих условиях достиг 10⁶—10⁷ (D—D). Одновременно разрабатываются различные теоретические аспекты проблемы. В противовес господствующей в середине 70-х годов в США концепции пикосекундных профилированных импульсов Н. Г. Басов и его сотрудники развивают иной подход — концепцию низкоэнтропийного сжатия тонких оболочечных мишеней. В результате реализуются большие, порядка 100, коэффициенты усиления. В настоящее время эта концепция получила всеобщее признание. Исследования по ЛТС пошли путем использования оболочечных мишеней.

Laser Kalmar to pierwszy na świecie wielokanałowy system do sferycznego napromieniowania tarcz termojądrowych. Został opracowany na początku lat 70. XX wieku pod kierownictwem Basowa.

W latach 1973 - 1989 Nikołaj G. Basow był dyrektorem Instytutu Fizyki im. Lebiedieva (IFAN).
http://www.lebedev.ru/ru/

Николай Геннадьевич Басов 03.10.1975

Презентация "Лауреат Нобелевской премии Басов Н.Г."

N.G. Basow - od masera do lasera

Sylwester Kaliski urodził się 19 grudnia 1925 roku, w Toruniu. W 1945 r. eksternistycznie zdał maturę i rozpoczął studia na Wydziale Inżynierii Lądowo - Wodnej Politechniki Gdańskiej, które w 1949 r. ukończył, osiągając bardzo dobre wyniki nauczania. Jeszcze jako student został asystentem.

W roku 1951 rozpoczął pracę w Wojskowej Akademii Technicznej.

W ciągu sześciu lat obronił rozprawę doktorską i habilitacyjną.

W roku 1957 uzyskał tytuł docenta, w 1958 profesora nadzwyczajnego, a w roku 1961 (36 lat), w stopniu pułkownika, tytuł profesora zwyczajnego.

Prof. Sylwester Kaliski swoją działalność naukową rozpoczął pod koniec lat czterdziestych.

Początkowo zajmował się teorią płyt, a następnie zagadnieniami dynamicznej i udarowej stateczności oraz problemami brzegowymi dynamicznej teorii sprężystości.

Bardzo dużą rolę w działalności naukowej S. Kaliskiego odegrał radziecki fizyk z Instytutu Fizyki im. Lebiedieva Akademii Nauk (IFAN) - Nikołaj G. Basow.

Nikołaj G. Basow ukończył studia w Moskiewskim Instytucie Fizyki Technicznej (Mосковский инженерно-физический Институт – МИФИ).

Ten Moskiewski Instytut Fizyki Technicznej (Mосковский инженерно-физический Институт – МИФИ), którego absolwentem był N. G. Basow, stał się dla S. Kaliskiego wzorem uczelni kształcącej inżynierów fizyków.

Od roku 1959 zaczynają się pojawiać prace S. Kaliskiego świadczące o ewolucji jego zainteresowań, które coraz bardziej zaczynają się skłaniać ku fizyce.

Prace te są poświęcone teorii połączonych pól mechano-elektromagnetycznych.

Główne zagadnienia, nad którymi pracował, to rozprzestrzenianie się fal sprężystych, plastycznych i elektromagnetycznych w polach magnetycznych.

Pracował również nad zagadnieniami termo-magneto-sprężystości oraz rozprzestrzeniania się fal mechano-magnetycznych w ośrodkach złożonych typu piezoelektryków, ferrytów, ferromagnetyków.

Interesującym wynikiem działań zespołu Kaliskiego w tej dziedzinie jest konstrukcja tzw. fasera.

Jest to coś w pewnej mierze analogicznego do lasera, również wzmacniacz ciągłego działania, ale nie fal świetlnych a akustyczno-elektrycznych.

Znalazł zastosowanie w automatyce.

S. Kaliski był twórcą elektronofononiki. Pracę nad tą dziedziną rozpoczął w 1965 r.

Po raz pierwszy zostały opracowane zasady ciągłego wzmacniania powierzchniowych fal piezopółprzewodnikowych, jak również zasady działania rozonatorów idealnych oraz generatorów oscylacji spontanicznych na falach powierzchniowych.

Odkrycie to zostało opatentowane m. in. w USA, Francji i W. Brytanii.

W 1959 r. prof. S. Kaliski, w ramach Wydziału Chemii WAT, organizuje Katedrę Podstaw Mechaniki i Fizyki, w której zatrudnia najzdolniejszych pracowników WAT, mających predyspozycje do pracy naukowej.

W gronie współpracowników profesora znaleźli się m. in. kpt. Jerzy Niesyto, ppor. Lech Solarz, ppor. Edward Włodarczyk, por. Czesław Rymarz, Dominik Rogula.

W 1962 r. z inicjatywy prof. Sylwestra Kaliskiego powstaje w WAT na Wydziale Chemii pierwszy w Polsce, pionierski kierunek studiów – fizyka techniczna, na który dobierani są, na pierwszym roku studiów, najlepsi studenci WAT ze wszystkich wydziałów uczelni. Studia zaplanowano na 6 lat.

Wymienieni pracownicy Katedry Podstaw Mechaniki i Fizyki stali się zarazem pierwszymi najbardziej wymagającymi nauczycielami akademickim pierwszych zakwalifikowanych kandydatów na kierunek fizyka techniczna.

Kolejną sprawą, która odegrała wielką rolę w działalności S. Kaliskiego było uruchomienie w WAT pierwszych polskich laserów.

Dwa lata po powstaniu pierwszego w świecie lasera He-Ne, 20 sierpnia 1963 r. zespół naukowców WAT z Katedry Podstaw Radiotechniki pod kierunkiem ppłk dr inż.Zbigniewa Puzewicza uzyskał po raz pierwszy w kraju generację promieniowania laserowego na zbudowanym przez siebie laserze gazowym He-Ne o długości fali 1,15 μm.

ppłk dr inż. Z. Puzewicz i ppłk mgr inż. Kazimierz Dzięciołowski podczas pracy przy pierwszym polskim laserze He-Ne 1963 r.

Zaledwie trzy miesiące później 7 listopada 1963 r. zespół ten uruchomił - również pierwszy w kraju laser na ciele stałym – laser rubinowy.

Stanowisko badawcze pierwszego polskiego lasera rubinowego

25 października 1966 r. uruchomiony przez ppłk dr inż. Zbigniewa Puzewicza laser molekularny CO2 charakteryzował się mocą 200 W (pierwszy laser molekularny w kraju tak dużej mocy) i wykorzystywany był do badań oddziaływania promieniowania laserowego z materią.

25.10.1966 - pierwszy w Polsce laser molekularny dużej mocy (200 W) i ppłk dr inż. Z. Puzewicz

Osiągnięcia w zakresie budowy laserów i urządzeń laserowych stały się podstawą do powołania w 1967 r. na ówczesnym Wydziale Elektroradiotechnicznym WAT w miejsce Katedry Podstaw Radiotechniki, kierowanej przez ppłk dr inż. Zbigniewa Puzewicza, Instytutu Elektroniki Kwantowej.

Rok 1968 to uruchomienie przez zespół ppłk dr inż. Zbigniewa Puzewicza lasera na szkle neodymowym.

W 1968 r. w laboratorium N. G. Basowa Instytutu Fizyki IFAN na bazie opracowanych tam laserów na szkle neodymowym, generujących potężne nanosekundowe impulsy, otrzymano pierwsze neutrony przez napromieniowanie laserem deuterowanego litu. Idea laserowego nagrzewania i otrzymywania plazmy przez N. G. Basowa zafascynowała S. Kaliskiego i zaczął interesować się współdziałaniem silnych skomprymowanych pól z materią, rozwijając tematykę wytwarzania plazmy za pomocą skoncentrowanych impulsów laserowych.

W 1968 r. powstaje Zespół III Laserów Dużej Mocy i Energii. Na kierownika tego zespołu został wyznaczony dr n. tech. Zdzisław Jankiewicz.

Od 1971 r. prof. S. Kaliski zaczął budować Zespół Analiz Teoretycznych i Zespół Fizyki Plazmy, których celem było określenie sposobu przeprowadzenia kontrolowanej fuzji termojądrowej. Zespoły te składały się głównie z absolwentów kierunku fizyka techniczna i pracowników Wydziału Chemii i Fizyki Technicznej.

Gen. bryg. prof. S. Kaliski z I sekretarzem KC PZPR E. Gierkiem i prezesem Rady Ministrów P. Jaroszewiczem w laboratoriach WAT z okazji XX-lecia uczelni, 1971 r

Gen. bryg. prof. S. Kaliski z I sekretarzem KC PZPR E. Gierkiem

Trzon Zespołu III Laserów Dużej Mocy i Energii Włodzimierz Nowakowski (z prawej), Jerzy Szydlak (z lewej) oraz Zdz. Jankiewicz (w głębi).

Przed wejściem do Z-III Laserów Dużej Mocy i Energii – Zdz. Jankiewicz melduje gotowość do pokazu.

Rok 1971 to pierwszy w Polsce molekularny impulsowy laser energetyczny dużej mocy na dwutlenku węgla o ciśnieniu atmosferycznym (o mocy 3 GW i energii 200 J) typu TEA zespołu ppłk dr inż. Zbigniewa Puzewicza. Laser TEA, czyli poprzecznie wzbudzony laser atmosferyczny, to laser gazowy, który jest zasilany wyładowaniem elektrycznym wysokiego napięcia w mieszaninie gazów, zazwyczaj pod ciśnieniem atmosferycznym lub wyższym. Najczęściej spotykanymi typami są lasery na dwutlenku węgla i lasery ekscymerowe, oba szeroko stosowane w przemyśle i badaniach naukowych.

Prof. S. Kaliski korzystał z doświadczeń radzieckich fizyków. Ta współpraca z radzieckimi fizykami miała bardzo ścisły charakter; były organizowane wspólne konferencje. O współpracy prof. S. Kaliskiego z fizykami radzieckimi mówią: płk dr inż. Karol Jach, prof. dr Czesław Rymarz, gen. prof. Edward Włodarczyk i gen. Wojciech Jaruzelski

W 1972 r. gości w WAT N. G. Basow i otrzymuje, nadany mu przez Senat Akademii, tytuł doktora honoris causa.

N. G. Basow wysoko cenił prof. S. Kaliskiego i był jego wielkim przyjacielem.

Podczas uroczystości wręczenia doktoratu gen. W. Jaruzelski do N. G. Basowa: - Wy poszukujecie, Amerykanie poszukują, wielkie kraje i wielkie potencjały, wielkie możliwości, wielkie pieniądze; my jesteśmy, niestety, w innej sytuacji.

Prof. N. G. Basow: - Nie. Nie jesteście w innej sytuacji, bo wy macie prof. Kaliskiego.

Zbigniew Puzewicz, Sylwester Kaliski oraz laureat Nagrody Nobla Nikołaj G. Basow

Korzystając z dorobku Prof. ppłk dr inż. Zbigniewa Puzewicza w zakresie laserów dużej mocy, przez Zespół III Laserów Dużej Mocy i Energii, został zbudowany dwukanałowy (dwuwiązkowy) zestaw impulsowego lasera (generator, układ skracania impulsu i ciągi wzmacniaczy) na szkle neodymowym. Emitował on w impulsie o czasie trwania ok. 3 nanosekund energię przeszło 10 dżuli. Oznaczało to, że moc szczytowa w impulsie (tą miarą się posługiwano) przekraczała 30 GW (gigawatów).

W czerwcu 1973 r. został przeprowadzony wspólny eksperyment Zespołu Analiz Teoretycznych, Zespół Fizyki Plazmy oraz Instytut Badań Jądrowych. W czasie oddziaływania impulsu lasera na tarcze zawierające lekkie pierwiastki (takie jak deuter, tryt, lit) udało się wykryć istnienie neutronów charakterystycznych dla syntezy termojądrowej. W dalszym ciągu jednak bilans energetyczny tych wszystkich eksperymentów był ujemny; ilość użytej energii potrzebnej do spowodowania mikrosyntezy była większa od ilości energii odzyskanej.

Dalsze analizy teoretyczne wykazały, że praktyczna realizacja syntezy termojądrowej wymaga nieporównywalnie większej energii laserów, niż pierwotnie zakładano. Prof. ppłk dr inż. Zbigniew Puzewicz zrezygnował z dalszych prac w tym zakresie, bowiem budowa laserów o takich mocach przekraczała ówczesne możliwości Instytutu Elektroniki Kwantowej.

Wspomina Z-ca Komendanta Instytutu Elektroniki Kwantowej, kierującym Zespołem III Laserów Dużej Mocy i Energii, dr n. tech. Zdzisław Jankiewicz:

W 1968 w Katedrze Podstaw Radiotechniki utworzono Zespół Z-III „Laserów Dużej Mocy i Energii”. Mieliśmy „wyczarować” lasery do eksperymentów nad laserową syntezą termojądrową. Odbyłem kilka podróży do Mińska białoruskiego, do Kijowa, ale przede wszystkim do Instytutu Fizyki Akademii Nauk ZSRR im. Łomonosowa w Moskwie, gdzie w części podległej Nikołajowi Basowowi (laureat nagrody Nobla łącznie z Ch. Townesem i A. Prochorowem) budowany był olbrzymi system laserowy, w którym promieniowanie z 216 wiązek miało być kierowane do miniaturowej (już o niej wspominałem) deuterowo – trytowej tarczy.

Dlaczego tam? Wcześniej Basowa odwiedził Kaliski. Umówił się z nim na coś w rodzaju współpracy z możliwością zakupu w Związku Radzieckim niektórych deficytowych materiałów, w szczególności szkieł domieszkowanych trójwartościowymi jonami neodymu (Nd3+). Na takich szkłach wszyscy wtedy budowali głównie zestawy laserowe do syntezy. Pręty stosowane w układzie Basowa miały średnicę ok. 5 cm), a długość (o ile pamiętam) 75 cm. Średnica wynikała z głębokości wnikania w szkło promieniowania pompy. Rosjanie wzorowali swoje szkła (głownie stopień domieszkowania jonami neodymu) na szkłach amerykańskich oznaczonych symbolem ED – 2. W układzie QUANTEL, który zakupiliśmy nieco później, amerykańskie szkła (ED-2) stopnia końcowego również miały średnicę 5 cm, chociaż były znacznie krótsze (ok. 20 cm). Kaliski dawał do zrozumienia, że dostawa już gotowych, przygotowanych do montażu prętów, identycznych, jakie wykorzystywał N. Basow w swoim systemie, została załatwiona przez niego na wysokim, nawet chyba politycznym, szczeblu. Z tego powodu uważał (my też), że wniósł istotny wkład do realizacji całego zadania. Instytut Fizyki AN ZSSR był właściwie sumą dwóch instytutów. Na jego terenie znajdowała się także część, którą kierował akademik A. Prochorow.

Poznałem jego współpracowników (później również samego Noblistę) i zapoznałem się także z prowadzonymi u niego pracami. Próbował również budować zestaw wytwarzający impulsy o wysokiej energii. Były to jednak raczej badania, a nie budowa kompletnego jak u Basowa systemu do nagrzewania plazmy. Wspominam o tym, gdyż próbował on zwiększyć przekrój poprzeczny materiału czynnego w końcowych wzmacniaczach. Nie używał w nich (jak Basow) prętów ze szkła neodymowego o średnicy ok. 5 cm. We wzmacniaczach tam budowanych materiał aktywny był nie w formie pręta, a prostopadłościanu o grubości 5 cm i szerokości kilkunastu centymetrów. Zachowano wymiar 5 cm wymagany ze względu na pochłanianie promieniowania pompy, zwiększając jednocześnie przekrój poprzeczny materiału. Zakładano, że rozkład poprzeczny wiązki nagrzewającej tarczę nie musi być symetryczny – kołowy. Tu wzmacniana wiązka miała przekrój poprzeczny o kształcie dość wydłużonej elipsy, ale odpowiednio zwiększoną energię.

W czasie podróży podglądałem uważnie rozwiązania stosowane w laboratoriach poszczególnych zespołów. Starałem się zrozumieć całościową filozofię tak złożonych systemów laserowych i zagrożenia, jakie mogą pojawić się w trakcie ich budowy. Umożliwiło mi to zestawienie i uszeregowanie niezbędnych prac konstrukcyjnych i badawczych. System rosyjski (inne podobnie) składał się z dwóch podstawowych części: zespołu generacyjnego i wieloczłonowego, szeregowo – równoległego zespołu stopni wzmacniających. W rezultacie wiele (od kilku do nawet kilkuset w zależności rozwiązania) wiązek laserowych kierowane było i skupiane na tarczy przeznaczonej do reakcji syntezy. Nasz system powinien być zbudowany podobnie.

Zasadnicze pytanie, co wiedzieliśmy, jakim dysponowaliśmy doświadczeniem i co umieliśmy robić z naszkicowanego powyżej zestawu potrzeb. Odpowiedź była żenująco prosta: NIC NIE UMIELIŚMY I NIE MIELIŚMY ŻADNEGO DOŚWIADCZENIA.

Do tej pory udało mi się zbudować laser na krysztale rubinu wytwarzający impuls o takim czasie, jak długo świeciła ksenonowa lampa błyskowa, tj. kilkaset mikrosekund do milisekundy. W ramach doktoratu zbudowałem ponadto laser rubinowy o podobnych parametrach działający w temperaturze ciekłego azotu. Po obronie pracy doktorskiej nie był już nikomu potrzebny. Nam również. Nawet go do nowego laboratorium z sobą nie zabrałem.

Moi nowi współpracownicy (W. Nowakowski i J. Szydlak) dotychczas nie mieli jeszcze możliwości budować jakiegokolwiek lasera. To cała wiedza i doświadczenie, jakim dysponował zespół, od którego szef (prof. S. Kaliski) oczekiwał zbudowania systemu laserowego do prowadzenia eksperymentów laserowej syntezy termojądrowej.

Dzisiaj zdaję sobie z tego sprawę, że zadanie to było nierealne, szczególnie w warunkach polskich. Ale wtedy nie do końca. Nie mieliśmy wyboru. Należało podjąć próbę zrobienia, co można i ile można. Impuls, który był wymagany w nowym zastosowaniu, miał być od stu tysięcy do miliona (105 – 106) razy krótszy od typowo generowanego (milisekundowego). Na dodatek nie mieliśmy dotąd do czynienia z ośrodkami domieszkowanymi neodymem (granaty itrowo – glinowe lub specjalne szkła domieszkowane jonami tego pierwiastka) i żadnych doświadczeń w budowie wzmacniaczy laserowych, nie mówiąc o ich wieloczłonowych i wielokanałowych zestawach.

– W końcu powstał system laserowy, za pomocą którego w 1973 r. uzyskana została „fuzja”, wykryto neutrony pochodzące z syntezy termojądrowej.

– Mimo, że mieliśmy pozytywne rezultaty naszych prac, okres, kiedy kierowałem zespołem Z-III, nie dał mi wiele satysfakcji. Nie osiągaliśmy w wyniku naszej pracy wymiernych rezultatów, które moglibyśmy my, a szczególnie prof. Kaliski uznać, że zbliżały nas do wyznaczonego celu. Cel nie chciał się zbliżać. Przeciwnie, im dalej brnęliśmy w zagadnienie, tym cel stawał się coraz bardziej odległy, by nie powiedzieć nierealny.

Do 1975 r. przeprowadzone zostały dalsze eksperymenty i całość została zaprezentowany na Międzynarodowej Konferencji „VIII International Conference on Laser Plasma Fusion” zorganizowanej przez WAT w Ryni k/ Warszawy.

Rys. 8.9. Na lewym zdjęciu: po lewo N. Basow, po środku ... , na prawo Zdz. Jankiewicz.

Na prawym zdjęciu: S. Kaliski, N. Basow i Zdz. Jankiewicz

Wspomina prof. Puzewicz:

– Mniej więcej w 1968 roku pojawiła się teoretyczna możliwość zastosowania laserów w uzyskaniu syntezy termojądrowej. Pewne założenia teoretyczne były ówcześnie opracowane, głównie w ZSRR przez prof. Basowa i Krohina, i równolegle przez Dawsona w USA. O pracach tych i możliwościach poinformowałem profesora Kaliskiego, gdyż wraz z moim zespołem byłem w stanie skonstruować odpowiedni laser, który by umożliwił taki eksperyment w oparciu o dotychczas zdobyte doświadczenia i nasze możliwości techniczne– i jednocześnie dodaje:

– to co uzyskaliśmy w 1973 roku było absolutnym maksimum naszych ówczesnych możliwości. Powstało wówczas pytanie co dalej? Przyznaję, że osobiście wycofałem się z dalszych badań uznając, że osiągnęliśmy już wszystko, na co było nas stać, poza tym na świecie nastąpił tak daleki i szybki postęp, że nie bylibyśmy w stanie tego nadgonić. Stąd nasze wspólne drogi z prof. Kaliskim się rozeszły. Profesor kontynuował badania rozwijając dotychczas osiągnięte wyniki. Efektem było uzyskanie syntezy przy współdziałaniu lasera i klasycznego ładunku wybuchowego. Nasze drogi po kilku latach ponownie się połączyły, kiedy wycofał się z tych prac, ponieważ uznał, że ich kontynuowanie nie ma sensu.

Gen. bryg. prof. S. Kaliski z płk. dr inż. Zb. Puzewiczem - twórcą polskich laserów.

Jednocześnie w tym samym czasie zainteresowanie laserową mikrosyntezą termojądrową na świecie zaczęło powoli słabnąć. Sukces przestał wydawać się tak bliski, jak wstępnie oceniał J. Nuckolls. Wycofały się z tych badań również instytuty w Związku Radzieckim, w tym kierowany przez akademika N. Basowa. Najdłużej na placu boju pozostało laboratorium w Livermoore. W budowanym tam systemie nazwanym NIF (National Ignition Facility) uzyskano w 192 kanałach niewyobrażalną energię 1,8 MJ w nanosekundowym impulsie promieniowania o długości fali 351 nm. Jednak próby otrzymania reakcji łańcuchowej w objętości kulki o średnicy około 0,1mm prowadzone w latach 2012 – 2013 nie powiodły się. Podobne systemy (240 kanałowy, 1,8 MJ, LMJ – Laser Mega Joule i HiPER - High Power laser Energy Research facility), których budowę zapowiadano w Europie (Francja) także zostały wygaszone lub zdecydowanie poddane rewizji. Nas było stać zaledwie na laser 4 kanałowy o energii ok. 20 J w impulsie o długości fali ~1µm. Jest to różnica kosmiczna. Jak niewiele byliśmy w stanie w tym zakresie zrobić.

W styczniu 1976 powstaje Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Prowadzono w nim badania gorącej plazmy wytwarzanej laserami impulsowymi, wyładowaniami silnoprądowymi w układach typu plasma focus i skoncentrowanymi wybuchami.

W kwietniu i sierpniu 1977 r. Sylwester Kaliski wraz z zespołem swych współpracowników w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy efekt syntezy termojądrowej uzyskał bez użycia laserów, za pomocą samej tylko profilowanej eksplozji klasycznych materiałów wybuchowych - eksplozji o niezwykle wysokiej zbieżności fal uderzeniowych.

Istotna i oryginalna w tej metodzie jest miniaturyzacja ładunku eksperymentalnego, dzięki zastosowaniu odpowiedniego uprofilowania materiału wybuchowego umożliwiającego super kompresję plazmy w wyniku zaprogramowanego przebiegu procesu wybuchowego.

Z próbki deuterowej o masie rzędu 10^-7 g uzyskano wydatek 3x10^7 neutronów.

Był to pierwszy publikowany i udokumentowany tego typu rezultat w literaturze światowej.

Wspomina płk dr inż. Karol Jach:

Co powiedział o tym sam prof. S. Kaliski:

Właściwie wybuch nie miał żadnych szans dotąd, jako samodzielny w realizacji mikrosyntezy. Dlaczego? Żeby powstała synteza termojądrowa trzeba wytworzyć ciśnienia rzędu miliardów atmosfer i temperaturę rzędu dziesiątych milionów stopni Kelvina. Uzyskanie takich parametrów za pomocą czystego wybuchu wyglądało narzecz absolutnie niemożliwą. Wpadłszy na pomysł profilowanego wybuchu, to znaczy takiego wybuchu w którym fale uderzeniowe mogą się, jak gdyby, superponować, wytworzyliśmy taki układ w którym wytwarzane są nie jednouderzeniowa fala ale kilka, które doganiają się w centrum tego wybuchu i wytwarzając tam w centrum wielkie ciśnienie i temperaturę. Pierwsza próba eksperymentalna w lipcu i we wrześniu dała nam bardzo obfite neutrony, bowiem z 1x10^-7 gr. deuteru dostaliśmy 30x10^7 neutronów i to jest potężna porcja.

Prof. S. Kaliski był znanym i cenionym fizykiem nie tylko w Polsce ale i za granicą m. in. w Massachusetts Institute of Technology - MIT,

http://en.wikipedia.org/wiki/Massachusetts_Institute_of_Technology

w Uniwersytecie Moskiewskim im. M. Łomonosowa (Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова),

http://ru.wikipedia.org/wiki/Московский_государственный_университет

w Instytucie Fizyki im. Lebiediewa (Физический Институт им. П. Н. Лебедева АН -ФИАН),

http://ru.wikipedia.org/wiki/Физический_институт_им._П._Н._Лебедева_РАН

W 1977 r. za zasługi dla rozwoju nauki i postępu uczonemu Sylwestrowi Kaliskiemu przyznano tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Moskiewskiego im. M. W. Łomonosowa.

W tym samym 1977 r. profesorowie z Massachusetts Institute of Technology (MIT) poinformowali, iż na posiedzeniu Narodowej Akademii Nauk postawią kandydaturę prof. S. Kaliskiego na członka zagranicznego Akademii.
O dokonaniach naukowych prof. S. Kaliskiego mówi gen. W. Jaruzelski

NIEWYJAŚNIONA ZAGADKA

5 sierpnia 1978 r. Profesor wyjechał z żoną z Warszawy do ośrodka wypoczynkowego „Górnik” w Podczelach (obecnie część Kołobrzegu) o godz. 9. Miał opinię ostro jeżdżącego kierowcy, z kilkoma rozbitymi autami na koncie. Państwo Kaliscy po drodze zatrzymywali się kilkakrotnie, żeby coś zjeść, a koło Człuchowa profesor zrobił kolejny postój, by wykąpać się w jeziorze.

Irena Kaliska, która przeżyła wypadek, ale do końca życia pozostała sparaliżowana, zapamiętała, że przed miejscowością Mostowo, na wąskiej 7 m. drodze, jadąc z prędkością około 70 km/godz. w pewnym momencie przed fiatem gen. pojawiła się zielono-granatowa dostawcza nysa, która zaczęła hamować. Ponieważ miała niesprawne światła stopu, w pewnym momencie auta niebezpiecznie zbliżyły się do siebie.

Profesor usiłował najpierw ominąć nysę lewą stroną jezdni, ale tam – według złożonych przed prokuratorem zeznań żony – stali jacyś ludzie, odbił więc na prawe pobocze. Przejeżdża przez niezbyt głęboki rów, ścina słup telegraficzny, sosnę o średnicy 23 cm a następnie uderza w kolejne drzewo. W rozbitym fiacie stwierdzono później brak powietrza w prawym przednim kole i pęknięty prawy przewód hamulcowy.

Śledztwo nie ustaliło, co było przyczyną. Umorzono je w wyniku niestwierdzenia winy kierowcy. Zarówno generał jak i jego żona są w ciężkim stanie. Cały czas jest nieprzytomny. umiera 16 września. Żona została sparaliżowana do końca życia.

Został pochowany 19 września 1978 roku na Cmentarzu Wojskowym na Powązkach w Warszawie.

W pogrzebie gen. dyw. Sylwestra Kaliskiego wziął udział m. in. przewodniczący Rady Państwa prof. Henryk Jabłoński, prezes Rady Ministrów Piotr Jaroszewicz oraz minister Obrony Narodowej gen. armii Wojciech Jaruzelski.

Prof. Witold Nowacki w mowie pożegnalnej powiedział: Był talentem naukowym czystej próby, który pojawia się niezmiernie rzadko, a co jeszcze rzadziej bywa wspierany wielką pracowitością, dociekliwością, uporem zmierzającego do celu badacza.

Osiągnięcia naukowe stawiały Sylwestra Kaliskiego w rzędzie najwybitniejszych polskich uczonych doby współczesnej.

Był jednym z najwybitniejszych światowych uczonych w zakresie fizyki plazmy i laserowej mikrosyntezy.

Od 1962 był członkiem - korespondentem, a od 1969 członkiem rzeczywistym Polskiej Akademii Nauk.

W latach 1974-78, minister Nauki, Szkolnictwa Wyższego i Techniki.

W 1975-1978, członek Komitetu Centralnego PZPR.

Odznaczony Orderem Budowniczych Polski Ludowej.

Wspomnienie o prof. dr inż. Sylwestrze Kaliskim - film

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

http://msu.ru/

Lomonosov Moscow State University

http://en.wikipedia.org/wiki/Moscow_State_University

Uniwersytet Moskiewski im. M. Łomonosowa

http://pl.wikipedia.org/wiki/Uniwersytet_Moskiewski

REAKCJE TERMOJĄDROWE - wykład fakultatywny

http://users.uj.edu.pl/~ufkamys/BK/reakcje_tj.pdf

Polska w badaniach laserowej syntezy termojądrowej - Wspomnienia o prof. S. Kaliskim

https://dna.wat.edu.pl/images/dna/podziel-sie-wiedza/zjankiewicz/wspom._o_prof._s._kaliskim_prez.pdf

Stan badań nad syntezą jądrową obecnie

http://www.zfj.fuw.edu.pl/data/news_files/MKubkowska_09Nov23.pdf

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. Sylwestra Kaliskiego w Warszawie

https://www.ifpilm.pl/phocadownload/instytut_w_mediach/ifpilm%20%20w%20ude%20nr%204.pdf

Raport ppłk. Zbigniewa Puzewicza z 7 listopada 1967 r. adresowany do gen. dyw. Józefa Urbanowicza, ówczesnego szefa Głównego Zarządu Politycznego WP.

https://zdzislawjankiewicz.pl/zrodla/bron_radiacyjna_puchala.pdf

.........................................................................................................................................................

Prof. S. Kaliski - Inteligentny, ambitny, nieprzeciętnie pracowity. Wspomina prof. dr inż. Karol Jach

W 1965 r. zdałem egzaminy wstępne do WAT, a następnie – po odbyciu rocznej służby wojskowej – rozpocząłem studia na Wydziale Elektroradiotechnicznym.

Po pierwszym semestrze zostałem zakwalifikowany do dalszych studiów na kierunku fizyka techniczna.

Był to kierunek utworzony przez prof. Kaliskiego, którego celem było wszechstronne wykształcenie grupy oficerów-fizyków, przydatnych do pracy w uczelniach wojskowych, instytutach naukowo-badawczych, itp.

Studia na tym kierunku były szczególnie trudne: trwały 6 lat, wymagały zdania prawie 60 egzaminów semestralnych, zajęcia lekcyjne trwały zwykle 8 godzin dziennie, od poniedziałku do soboty włącznie.

Grupa studentów na danym roczniku liczyła zwykle 15-20 słuchaczy.

Ukończyłem ten elitarny kierunek w 1972 r. ze specjalnością elektronika kwantowa.

Po raz pierwszy z prof. Kaliskim zetknąłem się pod koniec studiów na prowadzonych dla naszej grupy wykładach z mechaniki kwantowej.

Było to dla mnie fascynujące wprowadzenie w problematykę fizyki mikroświata, tak odmiennego od powszechnych, intuicyjnych wyobrażeń.

Już wówczas dało się zauważyć silne, emocjonalne zaangażowanie Profesora w tę fascynującą problematykę. Dopiero kilka lat później, kiedy byłem już asystentem prof. Kaliskiego, dowiedziałem się, że jest on autorem szeregu ciekawych publikacji z tej dziedziny i w miarę możliwości kontynuuje te badania.

Jest to w ogóle charakterystyczny rys działalności naukowej Profesora, że zmieniając co kilka-kilkanaście lat temat zainteresowań naukowych, jeszcze przez wiele lat kontynuował poprzednie badania.

Przykładem mogą tu być badania z zakresu elektronofononiki lub mechaniki kwantowej, prowadzone właściwie do końca życia, mimo że mogłoby się wydawać, iż w latach 70. był całkowicie owładnięty ideą opanowania reakcji syntezy termojądrowej.

Na piątym roku studiów dowiedziałem się nieoficjalnie, że prof. Kaliski wybrał już z naszej grupy dwóch kandydatów: mnie i kolegę Witolda Głuchowskiego, którzy będą pod jego kierunkiem wykonywać prace magisterskie i jeśli się sprawdzą, to znajdą zatrudnienie w tworzonym przez niego zespole analiz teoretycznych. Pamiętam, jakie to było stresujące przeżycie.

Wynikało to głównie z dwóch powodów:

po pierwsze – prof. Kaliski był znany nie tylko jako wielki autorytet naukowy, ale również jako człowiek bardzo wymagający od siebie i od swoich współpracowników;

po drugie – nie miałem wówczas najmniejszego pojęcia o tematyce pracy, jaką wyznaczy mi Profesor.

Okazało się później, że moje obawy nie były przesadzone.

Wielkim wysiłkiem i dużym nakładem pracy, udało mi się zakończyć ją w wyznaczonym terminie.

Ponadto, tak jak się obawiałem, dotyczyła ona problematyki, z którą na studiach praktycznie się nie zetknąłem. Tematem pracy był bowiem aktualnie interesujący Profesora problem laserowego dogrzewania plazmy w urządzeniu „plasma-focus”.

Na dodatek praca miała charakter teoretyczny, a rozwiązania zaproponowanych tam równań trzeba było uzyskać wykorzystując maszynę analogową, o której zasadach działania i programowania wcześniej nic nie wiedziałem. Na szczęście Profesor wyznaczył mi opiekuna: starszego kolegę Roberta Świerczyńskiego, który z powodzeniem wprowadził mnie w ten nieznany mi wcześniej świat fizyki plazmy termojądrowej i rozwiązywania równań fizyki matematycznej z tego obszaru.

Dopiero kilka lat później zrozumiałem, dlaczego Profesor od razu rzucił mnie na tak głęboką wodę w nieznanej mi problematyce.

Uważał on bowiem, że we współczesnym świecie nie ma czasu na oddzielanie uczenia się od prowadzenia badań.

Uczyć trzeba się w trakcie prowadzenia badań – to była zasada, której sam się podporządkowywał i wymagał tego samego od innych.

Po obronie pracy magisterskiej rozpocząłem pracę w WAT jako asystent w kierowanym przez niego zespole analiz teoretycznych.

Z perspektywy czasu mogę powiedzieć, że praca w tym zespole w latach 1972-1978 była okresem najbardziej stresującym i wymagającym, ale i najbardziej fascynującym w całej mojej karierze naukowej.

Profesor miał doskonałe wyczucie czasochłonności i wysiłku, jaki był potrzebny do realizacji wyznaczanych przez siebie zadań.

Pracowaliśmy więc pod nieustanną presją, aby należycie i terminowo wywiązać się z powierzonych nam zadań. Należało ponadto być prawie całą dobę w gotowości do zreferowania stanu prac, w prowadzenia zmian, przyjęcia nowych zadań, itp.

Profesor bardzo dbał o podnoszenie kwalifikacji naukowych swoich współpracowników, ale podchodził do tego problemu na swój oryginalny sposób.

W moim przypadku wyglądało to tak.

Przez prawie cztery lata Profesor stawiał mi różne zadania, obserwował i oceniał czynione przeze mnie postępy. Gdy uznał, że dojrzałem już do doktoratu, sformułował mi temat pracy i stwierdził, że mogę nad tym zagadnieniem pracować, ale wyłącznie „prywatnie”, poza czasem przeznaczonym na realizację zadań bieżących. Świadczy to dobitnie o skali wysiłku i zaangażowania, jakie w tamtym czasie należało włożyć w wykonanie pracy doktorskiej.

Nie wspominam już o tym, że temat pracy doktorskiej musiał być związany z pracami prowadzonymi w IFPiLM, a przy tym być nowatorski i oryginalny, w skali nie tylko krajowej.

Promotorem i opiniodawcą mojej pracy doktorskiej był oczywiście prof. Kaliski, ale jego nagła śmierć spowodowała, że publiczna obrona odbyła się dopiero kilka miesięcy po tym tragicznym wydarzeniu.

Poczułem się wówczas jakbym utracił naukowy drogowskaz i musiało upłynąć wiele czasu abym znalazł sobie nowy, własny kierunek naukowo-badawczy, którym zajmuję się do dziś.

Jest to kierunek, który jest swego rodzaju kontynuacją prac prowadzonych z prof. Kaliskim w zakresie wybuchowych metod kompresji i podgrzewania plazmy.

Co powiedział o wybuchowej metodzie kompresji sam prof. S. Kaliski:

Nazywam go modelowaniem komputerowym dynamicznych oddziaływań ciał.

W szczególności obejmuje on modelowanie takich zjawisk jak: oddziaływanie materiałów wybuchowych na różne obiekty, kumulacja, wybuchowe formowanie pocisków, zderzenia ciał z dużymi prędkościami, oddziaływanie impulsów laserowych z materią, a także wybrane zagadnienia z zakresu magnetohydrodynamiki i astrofizyki.

W rozmowach zarówno z naukowcami, jak i dziennikarzami, często zadawano mi pytanie: w jaki sposób Profesor był w stanie napisać tak ogromną liczbę artykułów naukowych?

Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta, ale według mnie było to przede wszystkim wynikiem ogromnej pracowitości i emocjonalnego zaangażowania Profesora w prowadzone badania.

Po drugie, Profesor miał zwyczaj dokumentowania praktycznie wszystkich wyników swoich badań i nie chciał zmieniać tego zwyczaju, choć zdawał sobie sprawę, że niektórzy naukowcy go za to krytykują.

Po trzecie, rozległość prowadzonych badań oraz zaangażowanie w nie dużych zespołów naukowców zaowocowało dużą liczbą prac współautorskich, które przygotowywali zaangażowani w te prace wykonawcy i odciążali go od zajęć redakcyjnych.

Po czwarte, Profesor pisał artykuły niezwykle szybko, efektywnie wykorzystując czas, jaki na to przeznaczał. Mogę tu podać przykład jak powstał jeden z artykułów, którego jestem współautorem.

Profesor zadzwonił do mnie około godz. 15:00 i zapytał, jaki jest stan zagadnienia, które aktualnie rozwiązywałem. Odpowiedziałem, że praktycznie praca jest zakończona, a Profesor na to, żebym szybko się u niego zjawił, bo ma 3-4 godziny, to napiszemy artykuł.

Przestraszony takim tempem wziąłem notatki i wstępnie wykonane wykresy i pobiegłem do Profesora.

Pisanie artykułu odbywało się w ten sposób, że ja pisałem artykuł na brzegu biurka Profesora, a on co kilkanaście minut wyrywał mi napisany tekst, poprawiał go, korygował i oddawał do dalszego pisania.

W tzw. międzyczasie przeczytał kilka artykułów naukowych, przeczytał i podpisał kilka dokumentów podsuniętych mu przez adiutanta, itp. Około godz. 18:00 artykuł był gotowy.

Nigdy samodzielnie nie udało mi się nawet zbliżyć do tego wyniku.

W swoim dorobku naukowym mam 15 wspólnych publikacji z prof. Kaliskim.

Uważni czytelnicy prac prof. Kaliskiego znajdowali tam niekiedy jakieś drobne błędy lub nieścisłości, które przy takim tempie prac, jakie sobie narzucił, były nieuniknione.

Pytano mnie wtedy, dlaczego nie pomagamy Profesorowi przy korekcie prac?

Tymczasem prawda wyglądała tak, że otrzymywaliśmy do korekty w zespole tylko niektóre prace Profesora, wybierane według klucza, którego nigdy nie rozszyfrowałem.

Zauważyłem tylko, że Profesor zawsze dziękował za poprawki, jeśli były uzasadnione, ale trochę się również irytował, że nie wykrył ich sam.

Względy emocjonalne i prestiżowe powodowały być może, że nie zawsze i nie wszystkie prace dostawaliśmy do korekty.

Ponadto nie chciał aby ktokolwiek ingerował w jego prace o charakterze nieco wybiegającym w przyszłość i częściowo oparte na jego intuicji.

W tamtym czasie byliśmy dla niego zbyt młodzi i niedoświadczeni, aby mu zwracać uwagę na jakieś nieścisłości. Pamiętam, że raz Profesor omal nie wyrzucił mnie ze swojego zespołu i w ogóle z WAT za to, że po dłuższym sporze o znak jakiegoś członu w równaniu wyszło na to, że to ja miałem rację a nie on.

Mnie wyrwało się wówczas zdanie, które pamiętam do dziś: „a nie mówiłem”.

Tak to wzburzyło Profesora, że kazał mi się pakować i przygotować na wyjazd do „zielonego garnizonu”. Zgodnie z rozkazem, spakowałem się i czekałem zrezygnowany na rozwój sytuacji.

Tymczasem tego samego dnia około godz. 11:00 w nocy zadzwonił telefon domowy i usłyszałem znajomy głos prof. Kaliskiego.

Spodziewałem się najgorszego, tymczasem Profesor zaczął mi tłumaczyć, jaką formę nadamy naszemu artykułowi, a o porannej scysji nawet nie wspomniał.

Po raz drugi tego dnia wpadłem w osłupienie. Incydent ten świadczy o wysokim poczuciu własnej godności Profesora, ale przede wszystkim o tym, że choć był impulsywny, nie był małostkowy i umiał odróżnić efekty pracy od nieco nieodpowiedzialnych, ale przypadkowych wypowiedzi młodych współpracowników.

Zdarzało się często, że pracowaliśmy wspólnie z Profesorem do późnych godzin wieczornych.

Na ogół były to spotkania dotyczące problemów naukowych, ale często Profesor dzielił się z nami również własnymi poglądami na temat stanu nauki polskiej, różnych aspektów życia publicznego, perspektyw prowadzonych przez nas badań itp.

Potrafił również udzielać nam, ludziom dwudziestoparoletnim, cennych wskazówek dotyczących życia osobistego. Pamiętam jedno z takich spotkań, które przeciągnęło się prawie do północy, a miało miejsce 31 grudnia (Sylwester!).

Po tego typu spotkaniach Profesor często wyjeżdżał jeszcze załatwiać jakieś sprawy, na ogół na linii WAT – IFPiLM – MNSZWiT.

Proponował nam wówczas podwiezienie na tej trasie w pobliże miejsc zamieszkania.

W takich właśnie okolicznościach zetknąłem się ze stylem prowadzenia samochodu przez Profesora.

Styl ten był odbiciem cech jego charakteru i osobowości.

Jeździł bardzo szybko i dynamicznie, ale często bardzo ryzykownie.

Pamiętam, że denerwował go spokojny styl prowadzenia samochodu służbowego przez etatowego kierowcę. Zdarzało się więc, że odsuwał go od prowadzenia pojazdu i sam siadał za kierownicą.

Bardzo przykro o tym mówić, ale już wówczas intuicyjnie przeczuwałem i obawiałem się, że może to kiedyś mieć bardzo złe skutki.

Niestety, nie myliłem się.

Profesor Kaliski był naukowcem pracującym z niezwykłą wydajnością i energią.

Zajmował się równolegle zagadnieniami z różnych obszarów fizyki, był autorem około 500 publikacji naukowych, kilku monografii i prac z zakresu organizacji badań naukowych.

Należy przy tym pamiętać, że w ostatnim okresie życia pracę naukową musiał łączyć z obowiązkami komendanta WAT, a później ministra Nauki, Szkolnictwa Wyższego i Techniki oraz dyrektora Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy.

Zwykły człowiek musi sobie w tym miejscu zadać pytanie: jak to było możliwe? Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta, ale niewątpliwie jest ona związana głównie z cechami charakterologicznymi Profesora.