Japonský vysoce citlivý spektrograf WINERED se pustil do hledání temné hmoty. Pátral po ní ve spektrech trpasličích sférických galaxií, o nichž se domníváme, že by měly přetékat temnou hmotu. Nenašel nic, ale alespoň zase o něco zmenšil možný prostor, v němž se mohou skrývat částice temné hmoty.

Stelarátory jsou vedle tokamaků druhou možností, jak spoutat plazma magnetickým polem. Na rozdíl od tokamaků byly jen málo zkoumány, protože jejich konstrukce byla mnohem složitější než u tokamaků a nedokázaly ohřát plazma. Zlomem se stal moderní stelarátor Wendelstein 7-X, který inspiruje řadu soukromých firem k obnovení výzkumu stelarátorů.

Všichni si mysleli, že atomové jádro nejběžnějšího izotopu olova-208, které je nejtěžším přírodním stabilním izotopem, má kulovitý tvar. Extrémně přesná měření s gama spektrometrem GRETINA ale prozradila, že je to spíš míč na ragby. Průlomový výzkum vzbudil ohlas a bude mít následky v řadě oborů fyziky.

Neutrina jsou přízraky, které se řítí vesmírem, aniž by se příliš zajímaly o to, s čím se na své dráze setkají. Mezinárodní tým fyziků provedl experiment, v němž odhadl velikost elektronového neutrina. Vzhledem k tomu, že neutrina mají téměř nulovou hmotnost, je určená velikost docela slušná.

Šipka času naší reality míří z minulosti do budoucnosti. Rozbitá hračka se sama od sebe neposkládá. Jenomže v říši kvant to, jak se zdá, tak úplně neplatí. Nejnověji k tomu dospěli teoretičtí kvantoví fyzici, podle jejichž výzkumu je šipka času ve kvantových systémech jako korouhvička, která může měnit směr podle okolností.

Neutrinový podvodní teleskop, na jehož vývoji se v rámci mezinárodního projektu KM3NeT podílí vědecký tým z Ústavu technické a experimentální fyziky Českého vysokého učení technického (ÚTEF ČVUT), zachytil neutrino s rekordně vysokou energií. Výsledky analýzy tohoto unikátního jevu, který může posunout vpřed neutrinovou astronomii a přispět k lepšímu poznání vesmíru, zveřejnil v těchto dnech prestižní časopis Nature.

Kvantová mechanika a termodynamika představují obvykle mimoběžné koncepty ve fyzice. Jak ale ukázal pozoruhodný teoretický výzkum japonsko-slovenského týmu, termodynamický démon může porušovat zákony i v rámci kvantové mechaniky, ale přesto nepotápí druhý termodynamický zákon. Kvantový exorcismus není nutný.

Začátkem roku 2025 překonal čínský tokamak EAST svůj dřívější celosvětový rekord v délce udržení fúzního plazmatu. Poprvé v historii se podařilo překonat dobu tisíc sekund. Jde o další krok, který přibližuje dobu využívání fúzní energie. Čína intenzivně pracuje na dalších zařízeních a dostává se do čela i v této oblasti.

Australsko-německý výzkumný tým předvedl ukázkovou spolupráci při lovu ultralehké temné hmoty. Použili data sítě ultrastabilních laserů v evropských institucích a data atomových hodin GPS satelitů. Díky tomu mohli prohledat kout fyziky, kam se předešlé výzkumy doposud nedívaly. Temná hmota tam ale, bohužel, nebyla.

Ve španělských laboratořích Plasma Science and Fusion Technology Laboratory uvádějí do provozu experimentální sférický fúzní reaktor SMART (SMall Aspect Ratio Tokamak). Jeho hlavním úkolem je testovat fyziku a vlastnosti plazmatu ve tvaru negativní triangularity, který je považován za slibný.

Dnešní klasické qubity mají dva stavy spinu a jsou kvůli tomu velmi zranitelné. Antimonová kočka z USNW Sydney má osm spinových stavů, které jí dávají sedm životů. Krásně popularizovaný výzkum moderní Schrödingerovy kočky otevírá dveře dalšímu vývoji kvantových počítačů a slibuje velezajímavé aplikace.

V letošním roce proběhla v České republice klíčová rozhodnutí o dalším rozvoji jaderné energetiky. Japonsko se rozhodlo pro návrat k intenzivnímu rozvoji v této oblasti. V Číně se rozvoj jaderných zdrojů stále zrychluje. I v Evropě se renesance v jádře probouzí, a dokonce i němečtí politici začínají měnit názor. Blíží se nasazení malých modulárních reaktorů.

Kvantová mechanika zná v podstatě jenom bosony a fermiony. Ve dvourozměrných systémech mohou existovat exotické kvazičástice anyony. Dvojice fyziků Rice University kouzlila s algebrou a dospěla k tomu, že mohou existovat i paračástice, které nebyly vnímány jako reálně možné. Dokonce prý není vyloučeno, že existují elementární paračástice.

Bobule hroznového vína, a také další podobné plody mají zvláštní vztah s mikrovlnami. Vede to ke spektakulárním koulím plazmatu, které explodují k mikrovlnce a jak se zdá, tak i k mnohem praktičtějším aplikacím. Kvantoví inženýři doufají v podstatné vylepšení kvantových senzorů, které by díky bobulím mohly být podstatně levnější.

Optickými kabely při běžném internetovém provozu zurčí záplava fotonů. Kvantová komunikace manipuluje s jednotlivými fotony, které by se mohly v moři fotonů optické komunikace utopit beze stopy. Kvantoví inženýři Northwestern University zařídili, aby k tomu nedocházelo. Praktická kvantová komunikace je na dohled.

Experimenty s polokovem ZrSiS při magnetooptické spektroskopii přinesly nečekané první pozorování exotických kvazičástic semi-Diracových fermionů. Při pohybu určitým směrem se jeví jako nehmotné, při jiném směru pohybu se zase zdá, že mají hmotnost. Podivné kvazičástice by mohly mít rozmanité praktické uplatnění.

Einstein neměl rád děsivou akci na dálku. Dnešní fyzici odvážně zkoumají entanglement v opačném extrému. Analýzami vysokoenergetických srážek elektronů s protony zjišťovali, jak funguje děsivá akce uvnitř protonu, tedy opravdu hodně na blízko, v prostoru o velikosti zhruba 0,84 femtometru.

Pokud by astrofyzici měli ohromné štěstí a v Mléčné dráze nebo blízké satelitní galaxii exploduje supernova – a pokud bude gamateleskop Fermi natočený správným směrem – mohli by detekovat projevy axionů, dnes asi nejvíce slibných kandidátů na temnou hmotu. Anebo by mohli naopak vyloučit existenci mnoha typů axionů a podstatně zúžit pátrání.

Interakce mezi zářením a hmotou bylo až doposud velmi obtížné modelovat. Dvojice fyziků University of Birmingham překonala nástrahy a sestavila model, který popisuje interakci záření a hmoty na kvantové úrovni. Pozoruhodným „vedlejším produktem“ modelu je možnost určit tvar jednotlivého fotonu, což si vědci nemohli nechat utéct.

Převoz antihmoty je možná ta největší noční můra logistiky, jakou si lze v dnešní době představit. Fyzici ale chtějí vozit antihmotu po celé Evropě. Vyvinuli si mobilní past na antihmotu BASE-STEP, se kterou v úvodním experimentu úspěšně převezli 70 volně poletujících protonů. Antihmota přijde na řadu příští rok.

Fyzici nadšeně zkoumají nedávno pozorované suprapevné látky (supersolids), které je možné vytvořit v ultrachladných dipolárních kvantových plynech. Teď v suprapevné látce pozorovali kvantové víry (quantum vortices), které vznikají jako součást reakce systému na rotaci. Něco takového bylo donedávna považováno za nesmírně obtížné.

Speciální teorie relativity přináší řadu zajímavých jevů, nad kterými zůstává rozum stát. Fyzik Alessio Zaccone nabízí relativistickou teorii viskozity a navrhuje, že ke klasické kontrakci délky a dilataci času můžeme přidat zhušťování kapalin. Má to zajímavé důsledky pro výzkum relativistického plazmatu v astrofyzice a fyzice vysokých energií.

Podle Věty o nekonečné opici by blíže neurčený počet primátů na psacích strojích za nekonečně dlouhou dobu náhodně naťukal „skoro jistě“ každý možný text nekonečně mnohokrát. V konečných dimenzích by to trvalo zoufale dlouhou dobu, pokud by to ovšem nebyl primát vyzbrojený selekčním algoritmem, který projede pravděpodobností jako nůž máslem.

Kvantové kočky jsou jako z cukru. Jen lehce zaprší a rozpustí se. Stav superpozice, v němž se kvantové kočky nacházejí, je obvykle velmi křehký. Čínští fyzici ale nedávno dokázali, že ho lze udržet po experimentálně velmi dlouhou dobu. Jejich kočky z atomů ytterbia-173 žily 1 400 sekund.

Supertěžké prvky, které dnes částicoví fyzici s vypětím všech sil tvoří na výkonných urychlovačích, mívají směšně krátký poločas rozpadu. Vědci nicméně věří, že o něco dál v neprobádaných vodách periodické tabulky čeká ostrov stability, tedy supertěžké prvky, jejichž atomy vydrží o něco déle.

Kvantové jevy obvykle považujeme za okamžité. Srazí se částice a hned jsou kvantově provázané. Fyzici si ale troufají jít do extrémní časové škály kvantových jevů a zkoumat je na úrovni attosekund, kde už tak úplně okamžité nejsou. Sofistikované simulace jsou k dispozici a teď se do toho mohou pustit experimentátoři. Na obzoru jsou zajímavé objevy.

Pokud je temná hmota ultralehká a tvoří ji nesmírně nepatrné částice o hmotnosti až o 28 řádů nižší než je hmotnost elektronu, mohla by ovlivňovat chování astrofyzikálních systémů EMRI, v nichž relativně lehký objekt (hvězda) obíhá ve spirále mnohem těžší objekt (supermasivní černou díru). Mohly by to prozradit gravitační vlny takových systémů.

Laseroví čarodějové švýcarského ETH Zürich postavili laserový systém, který generuje pulzy kratší než pikosenda. Jejich maximální výkon může dosáhnout 100 megawattů. Průměrně je to sice jen 550 wattů, ale i to je velmi slušné. Extrémní laser se uplatní v extrémním výzkumu. Fyzici se již nemohou dočkat.

Pokud tvoří chladnou temnou hmotu velmi lehké elementární částice axiony, mohly by se v ohromném množství a extrémní hustotě hromadit v bezprostřední blízkosti neutronových hvězd. Axionová mračna by mohla v nesmírně silných magnetických polích generovat elektromagnetický signál, který bychom mohli detekovat. Zatím nic, ale teď víme přesně, co hledat.

Částicoví fyzici si vysnili elektron-iontové srážeče a už na nich intenzivně pracují. V Brookhavenu staví eRHIC, čili rozšíření starého dobrého RHIC o urychlovač elektronů. Klíčovou komponentou eRHIC bude elektronové dělo, které na pár centimetrech urychlí elektrony z nuly na 800 milionů kilometrů za hodinu.

S WIMPy jakožto kandidáty na chladnou temnou vodu to vůbec nevypadá dobře. V poslední době schytávají jednu ránu za druhou. Chytí se příslovečného stébla, které jim teď nabízejí zvláštní výsledky experimentu AMS-02 na ISS, co odhalily nečekané množství antijader antihelia?

Vědci vyslali speciálně upravený letoun Lockheed U-2 ve verzi ER-2 pro mise NASA na výzkum gama záření, o němž víme, že nějakým způsobem vzniká v bouřkových mracích. Letadlo odvážně létalo nad tropickými bouřemi v Mexickém zálivu a získalo spoustu nových poznatků o tomto fascinujícím fenoménu.

Odborníci společnosti Quantinuum nedávno jako první dokázali teleportovat logický qubit s využitím postupů zajišťujících odolnosti vůči kvantovým chybám. Logický qubit je sám o sobě konstruktem, který je odolnější vůči chybám než fyzický qubit. Jeho slabinou ale až doposud byla právě teleportace s využitím kvantového provázání. Je to další milník na cestě k prakticky využitelnému kvantovému počítači.

Sovětský fyzik ze stalinského uzavřeného města Jakov Zeldovič před půlstoletím vymyslel způsob, jak těžit energii z rotujícího systému, s využitím rotačního Dopplerova jevu. Britští fyzici to nejprve zkusili se zvukovými vlnami a teď potvrdili, že „Zeldovičův jev“funguje s elektromagnetickými vlnami. Časem chtějí mechanickou rotací těžit fotony z kvantového vakua.

Když se něco přimotá přímo do cesty obrovitému výtrysku supermasivní černé díry, dostane to nejspíš pořádně zabrat. Jak se ale ukazuje na příkladu eliptické supergalaxie M87, takový výtrysk, jehož délka je v tomto případě asi 3 tisíce světelných let, nějakým zatím neznámým způsobem odpaluje novy, které se nacházejí poblíž. Je to pozoruhodná záhada!

Antisvět by měl být téměř stejný, jako svět. Jeho zkoumání je silně omezeno našimi možnostmi produkce a udržení antihmoty. Podívejme se na pokrok, který se nám daří při produkci „normálních“ antijader i „exotičtějších“ antihyperjader.

7. dubna 2022 se v řadě významných světových medií objevila zpráva o nečekaném výsledku experimentu CDF na urychlovači TEVATRON ve Fermiho národní laboratoři u Chicaga. Například BBC ji uvedla s bombastickým titulkem.

Firma ČEZ chce do konce roku 2024 rozhodnout o výběru malého modulárního reaktoru, který využije k náhradě uhelných kogeneračních elektráren a tepláren. Na jeho vývoji i následné výrobě komponent by se měl významně podílet i český jaderný průmysl. Vybírá se ze tří modelů. Podívejme se na to, proč se rozhoduje právě mezi těmi třemi a proč už nyní.

Tým MIT pořídil jako první snímky exotického chování částic v „okrajovém stavu,“ které pozorovali ve kvantovém plynu z ultrachladných atomů. Mohl by to být počátek vývoje nových technologií, v nichž bude díky využití „okrajových stavů“ elektronů docházet k super účinnému přenosu energie a dat.

Atomové hodiny jsou ultrapřesné. Ale teď se zjevil vážný konkurent, který má na to, aby sesadil atomové hodiny z trůnu. Vědci navázali na průlom z letošního dubna, kdy se povedlo excitovat jádro thoria-229. Od té chvíle bylo jen otázkou času, kdy se objeví první jaderné hodiny. Trvalo to jen 4 měsíce.

V posledních letech se podařilo dramaticky posunout studium neutrálních částic kosmického záření. Jde o fotony záření gama a neutrina. Neutrální částice nejsou ovlivněny galaktickým nebo extragalaktickým magnetickým polem a svým směrem příletu nesou informaci o poloze svých zdrojů. Jejich pozorování tak může být klíčové pro identifikaci zdrojů kosmického záření s extrémními energiemi.

Protony i těžší jádra kosmického záření mohou dosáhnout extrémní energie, která už je makroskopická v řádu jednotek joulů. V tomto případě by jejich zdroji měly být extragalaktické objekty. Jejich urychlení by mělo probíhat například v aktivních jádrech galaxií, které mají v nitru obrovskou galaktickou černou díru. Při dopadu hmoty na její horizont vznikají výtrysky extrémně urychlené hmoty a produkuje se kosmické záření s extrémní energií. Naše znalosti o kosmickém záření s těmi nejvyššími energiemi dramaticky posunula dopředu Observatoř Pierra Augera v Argentině.

Fyzik a vizionář Avi Loeb spočítal, že pokud by si technologicky zdatná civilizace na potulné planetě pořídila černou díru o hmotnosti 100 tisíc tun a krmila by ji 2,2 kg odpadu za sekundu, získala by velmi výkonný zdroj energie. Pokud najdeme potulnou planetu s měsícem, který bude zdrojem gama záření, měli bychom mít jasno.

Prohledání 6 miliard srážek atomových jader na srážeči RHIC v newyorském Brookhavenu, přineslo 16 solidních případů, kdy se objevil antihypervodík-4, doposud nejtěžší pozorované jádro antihmoty. Exotické monstrum tvoří 1 antiproton, 2 antineutrony a 1 antihyperon. Následná porovnání ukázala, že se antihypervodík-4 rozpadá stejně jako hypervodík-4.

V rozsáhlém článku Kde bude budoucí největší urychlovač Vladimír Wagner velmi podrobně popsal průběh nedávné Mezinárodní konference o vysokých energiích ICHEP 2024, jak se nazývá pravidelná dvouroční konference o fyzice elementárních částic. Obdivuji jeho schopnost velmi rychle a podrobně popsat nejdůležitější výsledky prezentované na této konferenci. K jedné části, týkající se hledání signálů nových částic a jevů však mám poznámku.

Fyzici Purdue univerzity udělali nejmenší diskokouli na světě z levitujícího nanodiamantu o velikosti 750 nanometrů, který zběsile rotuje v iontové pasti ve vakuu. Kromě toho jde o pozoruhodný nástroj ke studiu doposud velmi nezřetelného vztahu mezi říší kvant a gravitací.

Za jednu z nejperspektivnějších známek nové fyziky za Standardním modelem hmoty a interakcí se dlouho považoval rozdíl mezi experimentální a teoretickou hodnotou magnetického dipólového momentu. Po nedávném opětném nezávislém potvrzení brookhavenského experimentu novým měřením v laboratoři Fermilab vypadalo vše ještě nadějněji. Nyní však byly prezentovány nové teoretické výpočty, ve kterých se zpřesnil a opravil popis příspěvku velmi slabých virtuálních procesů spojených se silnou interakcí. Teoretická hodnota získaná na bázi Standardního modelu je nyní ve shodě s tou experimentální.

Spektrometr AMS-02 umístěný na vesmírné stanici ISS prezentoval na konferenci ICHEP 2024 souhrn svých pozorování galaktického kosmického záření za více než deset let. Mezi jinými pozoruje ve spektru pozitronů nový neznámý zdroj, kterým by mohly být i rozpady či interakce částic temné hmoty.

Podle fyzikální šuškandy došlo na palubě ISS k nečekaně časté detekci jader antihelia-4 a antihelia-3, navíc ve zcela neočekávaném poměru. Pokud nejde o nějaký omyl, mohla by to být stopa velmi exotických mechanismů. Mluví se o fireballové antinukleosyntéze nebo o srážkách temných trpaslíků, tvořených temnými fotony, temnými elektrony a temnými neutrony.

V minulém a předminulém týdnu proběhla v Praze konference ICHEP 2024, která je zaměřena na současnost a budoucnost částicové fyziky. Jedním ze zásadních témat byla budoucnost velkých urychlovačů a následníka v současnosti největšího urychlovače LHC v laboratoři CERN. Budoucí cesta k těmto ještě výkonnějším klíčovým nástrojům pro poznání struktury hmoty a fundamentálních fyzikálních zákonů se řeší právě nyní. Rozhoduje se o tom, zda se postaví v Evropě nebo v Číně.