VU Teorinės fizikos ir astronomijos instituto (TFAI) mokslininkai prof. habil. dr. Pavelas Bogdanovičius, prof. habil. dr. Gediminas Gaigalas ir dr. Alicija Kupliauskienė teorinės fizikos specializaciją pasirinko jau stodami į Vilniaus universiteto Fizikos fakultetą. Mokslininkams didelę įtaką padarė profesoriaus Adolfo Jucio atomo teorijos mokykla, kurios tradicijas jie šiuo metu ir tęsia.

 Kada ir kodėl susidomėjote atomo teorijos metodais?

P. B.Tiksliaisiais mokslais domėjausi dar mokykloje, sėkmingai dalyvaudavau matematikos ir fizikos olimpiadose. Apie kvantinę mechaniką sužinojau iš populiariosios literatūros, ir man tie mokslai pasidarė įdomūs. Girdėjau apie prof. Adolfo Jucio atomo teorijos mokyklą ir stodamas į VU tiksliai žinojau, kuo noriu užsiimti. Institute (tada MA Fizikos ir matematikos institutas) pradėjau lankytis dar ketvirto kurso pradžioje, o oficialiai pradėjau dirbti Kvantmechaninių skaičiavimų skyriuje (dabar Atomo teorijos skyrius), kuriam vadovavo prof. A. Jucys, 1968 m. rugsėjį, studijuodamas penktame kurse. Taigi visuomet dirbau tame pačiame institute, nors jo pavadinimas keitėsi. Visą laiką užsiėmiau atomo teorija ir jos taikymu.
G. G. Atomo teorija rimtai susidomėjau paskutiniuose kursuose. Pradėjau dirbti Mokslų akademijos Fizikos instituto Atomo teorijos skyriaus Trikdžių teorijos mokslinėje grupėje, kurioje mokslinius tyrimus vykdė prof. akad. Z. Rudzikas, habil. dr. J. Kaniauskas ir dr. G. Merkelis. Buvo didelis džiaugsmas ir garbė patekti į tokią stiprią mokslinę grupę. Man labai patiko jos mokslinė tematika, kuri ugdė kūrybiškumą, plėtė akiratį. Taip pat labai žavėjo šią grupę sudarantys mokslininkai – ne tik kvalifikacija ir atsidavimu darbui bei žmogiškomis savybėmis, bet ir erudicija. Visa tai ir lėmė, kad visiems laikams likau vadinamojoje akademiko Adolfo Jucio mokykloje, o mokslinis darbas man tapo ir pomėgiu. Net ir stažuodamasis užsienyje visa siela buvau tame pačiame Atomo teorijos skyriuje su savo mokytojais ir kolegomis.
A. K. Į atomo teorijos tyrimus įsitraukiau tada, kai būdama Fizikos fakulteto antro kurso studentė pradėjau dirbti Teorinės fizikos katedroje laborante. Pirmieji darbai buvo susiję su analizinių radialiųjų orbitalių taikymu atomų energijos spektrams, elektronų šuolių tarp diskretinių lygmenų ir fotonų Relėjaus bei Komptono sklaidos parametrams skaičiuoti. Po studijų buvau paskirta dirbti Lietuvos mokslų akademijos Fizikos ir matematikos instituto Kvantmechaninių skaičiavimų sektoriuje, tai ir nulėmė mano tolimesnį mokslinį darbą atomo teorijos srityje.

Gal galėtumėte pristatyti Vilniaus atomo teorijos mokyklos metodus? Kada ji susiformavo?

Priklausome prof. A. Jucio atomo teorijos mokyklai, kuri gerai žinoma šios srities specialistams pasaulyje. Darbą atomo teorijos srityje jis pradėjo 1938 m., kai už savo pinigus išvyko į Mančesterio universitetą. Po karo brandino planus išplėtoti daugiaelektronių atomų teoriją, todėl 1949 m., pasinaudojęs galimybe tobulintis Rusijos mokslo centruose, įstojo į doktorantūrą. Rašydamas antrąją disertaciją ir ypač ją apgynęs, prof. A. Jucys ėmė formuoti savo mokinių grupę prie VVU Teorinės fizikos katedros. Kupinas sumanymų ir energijos, įžvelgiantis ateities perspektyvas, profesorius pasirodė turįs didelį mokslo organizatoriaus, mokslinės mokyklos vadovo talentą. Kartu su mokiniais jis daug metų tobulino matematinius metodus, kurie leistų apskaičiuoti įvairius sudėtingų atomų ir jonų spektroskopinius parametrus. Daugiausia dėmesio skirta izoliuotų atomų parametrams surasti. Jų tikslumas priklausė nuo to meto skaičiavimo technikos pajėgumų.Spartus kompiuterių galingumo augimas per pastaruosius 15 metų leido pritaikyti sudėtingesnius matematinius metodus ir tirti sunkesnius atomus, kurių energijos spektrai gali būti labai sudėtingi. Prof. A. Jucio mokykla, dar kitaip vadinama Vilniaus atomo teorijos mokykla, išsiskiria sukurtų metodų gausa ir įvairove. Kiekvienas jos atstovas įnešė savo indėlį, sukurdamas arba išplėtodamas atomo teorijos metodus, kurie tuo laiku buvo inovatyvūs.

Kokį indėlį kiekvienas įnešėte į šį mokslo darbų ciklą?

Kadangi atomo banginės funkcijos kampinei ir radialiai dalims ir jų matriciniams elementams surasti ir panaudoti reikalingi skirtingi metodai, mūsų grupėje buvo tam tikras darbų pasiskirstymas.
Prof. habil. dr. G. Gaigalas daugiausia dėmesio skyrė efektyvios integravimo sukininių ir kampinių kintamųjų atžvilgiu metodikos, skirtos atomo teorijos uždaviniams spręsti, sukūrimui. Ji sujungia ir integruoja į visumą šiuolaikinius teorinės fizikos matematinius metodus: judesio kiekio momento teoriją, neredukuotinę tenzorinę algebrą, apibendrintą judėjimo kiekio momento grafinę metodiką ir kvazisukinio formalizmą. Ši kompleksiškai integruota metodų visuma leidžia naujajai teorijai būti iš esmės pranašesnei prieš ligšiolines tradicines metodikas. Profesorius naujosios metodikos pagrindu parašė daugelį programų, kurios plačiai pasklido tarp atomo teorijos specialistų visame pasaulyje. Atlikti ab initio tyrimai byloja, kad sukurta metodika ir programinė įranga leidžia gauti aukšto tikslumo atomų ir jonų energetinį spektrą, elektronų šuolių bangos ilgius, osciliatorių stiprumus, šuolių tikimybes, sužadintų lygmenų gyvavimo trukmes, neigiamų jonų giminingumą, izotopinį poslinkį ir kitas atomines charakteristikas. Visa tai praplečia atomo teorijos nagrinėjimo ribas tiek tikslumo, tiek atomų ir jonų įvairovės požiūriu.
Prof. habil. dr. P. Bogdanovičius daug dėmesio skyrė elektronų radialiųjų orbitalių savybėms tirti. Jis sukūrė transformuotų radialiųjų orbitalių su varijuojamais parametrais metodą, leidžiantį efektyviai aprašyti daugiakonfigūracinių Hartrio, Foko ir Jucio lygčių sprendinius. Kadangi atsirado poreikis skaičiuoti vidutinio sunkumo ir sunkių cheminių elementų, tokių kaip volframas, spektroskopinius parametrus, buvo parengta metodika į reliatyvistines pataisas atsižvelgti kvazireliatyvistiniame artinyje. Tam tikslui išvestos naujos kvazireliatyvistinės lygtys. Kuriant jas ir jų sprendimo metodus pavyko išvengti supaprastinimų ir netikslumų, būdingų kitų autorių anksčiau naudotoms lygtims. Tai leido gauti kur kas tikslesnius rezultatus.
Dr. A. Kupliauskienė atomo teorijos metodus pritaikė procesams, vykstantiems atomams sąveikaujant su elektronais ir spinduliuote. Nustatomi sąveikos produktų kampinio pasiskirstymo asimetriją ir poliarizaciją aprašantys dydžiai. Vilniaus mokykloje sukurti metodai buvo skirti izoliuotiems atomams tirti. Šiuos metodus pritaikėme poliarizuotų atomų sąveikai su poliarizuotais fotonais  ar elektronais aprašyti.

Gal galėtumėte plačiau pakomentuoti teiginį, kad plėtojant atomų teorinę spektroskopiją pasiektas naujas etapas, kuriuo tęsiamos prof. A. Jucio sukurtos mokslinės mokyklos tradicijos?

Šiuo metu yra sukurti nauji originalūs metodai, leidžiantys gerokai patikslinti gaunamus rezultatus. Jie įgyvendinti komplekse programų, kurias taikant galima gauti duomenis apie bet kurį atomą arba joną. Efektyvūs originalūs algoritmai, panaudoti kuriant programinę įrangą, leidžia atlikti pačius sudėtingiausius skaičiavimus turimais kompiuteriais. Tolimesnis teorijos ir programų tobulinimas bus iš esmės nukreiptas ne į rezultatų tikslumo didinimą, o į tiriamų fizikinių charakteristikų gausinimą.

Kokioms mokslo sritims ir kokiems technologiniams taikymams reikia atomų ir molekulių spektroskopinių duomenų?

Tai astrofizika, termobranduolinės ir laboratorinės plazmos fizika, lazerių fizika, atmosferos fizika ir chemija, kvantinė optika, superšaltų atomų fizika, aplinkos tyrimai.
Atominių parametrų reikalingumui plazmos fizikoje iliustruoti gali būti pateikti dviejų  termobranduolinių reaktorių pavyzdžiai. Vienas jų – natūralus. Tai naktį danguje šviečiančios žvaigždės. Jų gelmėse milijonų laipsnių temperatūroje iš vandenilio atomo branduolių sintetinami helio atomo branduoliai. Šios reakcijos sparta nėra labai didelė, bet dideli masės kiekiai ir aukšta temperatūra leidžia išsiskirti pakankamai šilumos termobranduolinei reakcijai palaikyti. Ją taip pat jaučiame iš artimiausios mūsų žvaigždės Saulės.
Kitas pavyzdys – tarptautinis termobranduolinis eksperimentinis reaktorius ITER, statomas Prancūzijos pietuose, Kadarašo apylinkėse. Jame energija bus gaminama sujungiant tričio atomo branduolius, susidedančius iš protono ir dviejų neutronų, su deuterio atomo branduoliais, susidedančiais iš protono ir neutrono. Reakcijos sparta yra daug didesnė, bet vis tiek reikia keliasdešimties milijonų laipsnių temperatūros. Kadangi ne visuomet pavyksta išvengti termobranduolinės plazmos kontakto su įrenginio sienelėmis, kurios padengtos volframo metalo plokštelėmis, plazmoje atsiranda volframo jonų priemaišų. Jos labai nepageidautinos, nes smarkiai vėsina plazmą. Spinduliavimo nuostoliams įvertinti reikia priemaišų poveikį plazmai sumodeliuoti. O tam reikalingi daug kartų jonizuotų volframo jonų spektroskopiniai parametrai.
Eksperimentiniams spektrams suprasti ir paaiškinti taip pat reikia teorinių duomenų. Jų interpretacija kalbant apie atomus ir jonus su keliais elektronais atviruose sluoksniuose dažniausiai neįmanoma be teorinių rezultatų.

Kokios informacijos gaunate skaičiuodami, analizuodami atomų ir jų jonų charakteristikas?

Visi sukurtieji metodai ir algoritmai realizuoti kompiuterių programose. Jų efektyvumas toks didelis, kad leidžia ištirti bet kurį periodinės elementų sistemos atomą arba joną, netgi tuos, kurių eksperimentatoriai dar nesugebėjo sukurti. Naudojant mūsų metodus, artinius ir programas, ištirta ir publikuota daugiau nei šimtas įvairių atomų ir jonų spektrinių charakteristikų. Visi spektrinių charakteristikų tyrimai buvo atlikti kruopščiai lyginant gautus rezultatus su publikuotais kitų autorių eksperimentiniais ir teoriniais duomenimis.
Daug darbų atlikta bendradarbiaujant su JAV, Didžiosios Britanijos, Ukrainos, Kanados, Švedijos ir kitų šalių mokslininkais.
Metodai ir programos buvo panaudoti vienuolikai projektų vykdyti. Tarp jų – visuotinės dotacijos projektai„Atominių duomenų bazės astrofizikinei, technologinei ir laboratorinei plazmai modeliuoti sukūrimas ir pildymas“ ir  „Volframo jonų plazmos spektrų tyrimas“.

Ar planuojate tolesnius tyrimus šioje srityje? Jei taip, kokius?

Sukurti programų kompleksai leidžia atlikti įvairių daugiaelektronių atomų ir jonų spektrinių charakteristikų skaičiavimus ir gauti aukšto tikslumo rezultatus, netgi naudojant personalinius kompiuterius. Tiriamų atomų konfigūracijos gali turėti keletą atvirų sluoksnių, tarp jų turinčių f-elektronus. Pastarųjų spektrai labai sudėtingi. Jų tyrimas iki šiol yra iššūkis tiek teoretikams, tiek eksperimentatoriams. Taigi sukurtieji metodai ir programos leidžia tirti bet kurįperiodinės cheminių elementų lentelės atomą arba jo joną.Tai svarbu mūsų tolesniems darbams. Kadangi daugelyje sričių reikalingi atomų spektroskopiniai parametrai, jiems saugoti ir padaryti prieinamus kitiems kuriame atominių parametrų duomenų bazę ADAMANT. Ji apims aukštos temperatūros (termobranduolinės ir astrofizikinės) ir žemos temperatūros (planetiniai ūkai, spektroskopinės diagnostikos ir medicininių prietaisų darbinė medžiaga) plazmos modeliavimui reikalingų atomų ir jonų charakteristikas: energijos lygmenis, radiacinių šuolių bangos ilgius ir tikimybes, autojonizacijos tikimybes, sužadinimo ir jonizacijos elektronais, dvielektroninės rekombinacijos skerspjūvius ir spartos koeficientus.

Prof. habil. dr. Pavelui Bogdanovičiui, prof. habil. dr. Gediminui Gaigalui ir dr. Alicijai Kupliauskienei Lietuvos mokslo premija skirta už darbų ciklą „Atomo teorijos metodų plėtra ir taikymai“ (1998–2012).