O Katedrze
Intensywny rozwój metod mechaniki kwantowej obserwowany na przestrzeni ostatnich dekad pozwala przesuwać granice poznania i wspierać badania doświadczalne. W szczególności, obliczenia kwantowo-mechaniczne pozwalają określać wielkość liniowych i nieliniowych właściwości elektrycznych, magnetycznych i optycznych, wśród nich efektów, których wielkość jest trudna do wyznaczenia w sposób doświadczalny.
W Katedrze Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy rozwijane są bazy funkcyjne zaprojektowane do obliczeń właściwości elektrycznych, magnetycznych i optycznych cząsteczek izolowanych i oddziałujących. Pomimo swoich niewielkich rozmiarów, bazy te pozwalają na uzyskanie wyników o jakości gwarantowanej przez znacznie większe bazy general-purpose. Obliczenia właściwości elektrycznych i optycznych małych cząsteczek, w tym właściwości indukowanych oddziaływaniem, są prowadzone przy użyciu dokładnych metod opartych na teorii sprzężonych klasterów (CC). Ponadto, prowadzone są badania oddziaływań w kompleksach o znaczeniu biologicznym oraz obliczenia parametrów widm magnetycznego rezonansu jądrowego cząsteczek organicznych przy użyciu metod opartych na teorii funkcjonału gęstości (DFT).
Spektroskopia to, bez wątpienia, bardzo ważne, a często niezastąpione narzędzie w różnych dziedzinach naszego życia, takich jak przemysł, medycyna, bezpieczeństwo czy ochrona środowiska. Dlatego, w ostatnich latach, coraz istotniejszy stał się dostęp do precyzyjnych baz z danymi spektroskopowymi. Dysponowanie danymi o bardzo wysokiej dokładności jest kluczowe choćby dla monitorowania fluktuacji zawartości w atmosferze ziemskiej gazów odpowiedzialnych czy podejrzewanych o powodowanie globalnego ocieplenia. Do takich badań niezbędna jest nie tylko wysokorozwinięta aparatura, ale również użycie skomplikowanych modeli do analizy i interpretacji otrzymanych danych pomiarowych.
W Katedrze prowadzone są teoretyczne obliczenia ab initio powierzchni oddziaływań międzymolekularnych i międzyatomowych oraz właściwości molekularnych i atomowych niezbędnych do modelowania kształtów linii widmowych z użyciem różnych modeli uwzględniających takie efekty jak: zwężenie Dickego, efekty zależne od prędkości, mieszanie linii widmowych czy asymetria czasu zderzenia. Badania te pozwalają na opracowywanie nowych standardów analizy danych eksperymentalnych, dzięki czemu możliwe będzie przygotowanie nowych, dużo dokładniejszych baz danych spektroskopowych.
Prowadzone są również prace teoretyczne i aplikacyjne skupione wokół badań oddziaływań, zderzeń oraz kontrolowanych reakcji chemicznych w reżimie niskich energii. Badania te dostarczają niezbędnej wiedzy eksperymentatorom, którzy za cel obrali przygotowanie i utrzymywanie gazów w temperaturze granicy zera bezwględnego - w tych warunkach układy manifestują efekty kwantowe będące kluczem do przełomowych odkryć w obszarach symulacji kwantowych, spektroskopii wysokiej precyzji, czy poszukiwań nowej fizyki poza Modelem Standardowym.
Prowadzone w Katedrze prace w zakresie astrofizyki, a w szczególności fizyki materii międzygwiazdowej, skupiają się na badaniach rozpowszechnienia i parametrów fizycznych atomów i molekuł w niej zawartych w oparciu o dane spektroskopowe obłoków międzygwiazdowych. Uzyskiwane wyniki mogą posłużyć nie tylko do opisu właściwości samych obłoków, ale również do testowania wyników modelowych czy danych doświadczalnych.
