Projekt Pellet-Beam Propulsion for Breakthrough Space Exploration hodlá využít paprsek laserem urychlených mikročástic k pohonu kosmických sond. Paprsek mikročástic poháněný pozemním 10 MW laserem by měl dostat sondu o hmotnosti 1 tuny do vzdálenosti 500 AU od Slunce za méně než 20 let.

Miony – elementární částice, jež z pohledu našich zkušeností žijí nepostřehnutelně krátce a prolétají nepředstavitelně rychle přes veškerou okolní hmotu i skrze nás. Umožňují nahlédnout do některých nepřístupných objektů, skenovat geologické struktury, neprobádané části pyramid, zapečetěné kontejnery, případně kontejnmenty jaderných reaktorů. Podle japonského fyzika ale nabízí i zcela netradiční systém bezpečnostního šifrování digitálních dat přenášených sítí nebo vzduchem. Zajímavá myšlenka pro dobu, kdy se výkonné kvantové počítače vplíží na běžný trh.

Fyzici z Princetonu využili know-how z výzkumu chování elektromagnetických vln v plazmatu uvnitř fúzního reaktoru a naroubovali je na gravitační vlny v časoprostoru. Výsledky jsou slibné. V budoucnu bychom se tímto způsobem mohli dozvědět novinky o velice vzdáleném vesmíru, až k jeho samotným počátkům v žáru Velkého třesku.

Hypotéza o sterilním neutrinu padla. Ve vědě je jen málokdy něco hned na sto procent, ale v tomto případě prý jde o silnou ránu z milosti. Experiment STEREO, který nedávno běžel na výzkumném reaktoru ILL Grenoble, sice potvrdil, že existuje určitá anomálie v produkci antineutrin jadernými reaktory, ale zároveň přesvědčivě vyloučil, že by za to mohla sterilní neutrina. Tyto výsledky mají zásadní dopad na řadu odvětví fyziky.

Dvojice kalifornských vědců ze známé Berkley Lab popsala perspektivní způsob chlazení, který s velkou pravděpodobností povede k novým typům chladniček nebo klimatizačních zařízení. Fyzikální princip metody však není žádnou novinkou. Když nastane zima s mrazem a sněhem, polovina jeho důsledků se projeví na každé solí posypané silnici.

Vědci týmu STAR Collaboration zkoumali interakce kolem iontů zlata, řítících se ultrarelativistickou rychlostí v newyorském srážeči RHIC. Narazili na doposud neznámý typ kvantového entanglementu mezi fotony a gluony uvnitř míjejících se iontů zlata, tedy mezi nestejnými částicemi.

Kvantoví mágové z finské Aalto University vylepšili experimenty bez interakcí. Použili supravodivé transmonové qubity, s jejichž pomocí detekovali mikrovlnné pulzy. Fungovalo jim to parádně. Do budoucna si dělají zálusk na kontrafaktuální komunikaci a kontrafaktuální kvantové výpočty, které už vážně hraničí s černou magií.

V tomto týdnu se v řadě zdrojů psalo o průlomu v cestě k termojaderné elektrárně na americkém zařízení NIF. Zde se dosahuje podmínek pro fúzní termojaderné reakce extrémním stlačením paliva pomocí laserových svazků. Při současném úspěchu se podařilo ve fúzních reakcích získat více energie, než nesly laserové svazky využité k vytvoření extrémně horkého a hustého plazmatu. Podívejme se, jaký je reálný význam tohoto úspěchu.

Chceme lépe poznat červí díry, abychom je mohli najít. Ale abychom je mohli najít, potřebujeme je lépe poznat. Tenhle začarovaný kruh pomáhají rozetnout náročné počítačové simulace. Američtí fyzici využili kvantový procesor Sycamore k realistické simulaci fungování průchozí červí díry v reálném světě a fungovalo jim to.

Cesta k fúzi je trnitá a vědci musejí čelit ohromným výzvám. Pohled pod pokličku krocení plazmatu v nepředstavitelně extrémních podmínkách nabízí nová studie fúzních badatelů, kteří narazili na stejně nečekaný jako nepříjemný problém. Hořící plazma (Burning plasma) se nechová podle teoretických modelů.

Terahertzové technologie jsou slibné pro pokročilé zobrazování, podobné rentgenovému, ale bez ionizujícího záření, nebo pro 6G komunikace. Nejprve je nutné doladit zařízení pro detekci i vysílání terahertzových vln. V MIT postavili novou terahertzovou kameru, která přináší celou řadu výhod.

Kov je za normálních okolností lesklý, protože odráží světlo. Američtí fyzici tohle pravidlo přelstili díky vrstevnatému kvantovému materiálu ZrSiSe, který tvoří zirkonium, křemík a selen. Světlo se od něj neodrazí, ale specifickým stylem se šíří skrz něj. ZrSiSe by mohl pomoci výzkumu i uplatnění kvantových materiálů.

Optický systém skandinávských inženýrů pokořil rekord v rychlosti přenosu dat, v optickém vláknu o délce 7,9 kilometru. Výkonem 1,84 Pbit/s překonali globální internet, který přenáší cca 1 Pbit/s. A je to prý jen začátek. Se svojí technologií si věří na budoucí rekordy, které by měly být ještě podstatně vyšší.

Kvantové senzory přinášejí pozoruhodné aplikace dříve velmi exotických kvantových jevů. Jako by se vědci přestali bát a zkrotili tyto přízraky do podoby užitečných technologií. Nový kvantový interferometr využívá kvantové provázání a delokalizaci, tedy hned dva strašidelné kvantové triky najednou.

Skotští vědci vyvinuli systém umožňující z infračervených snímků klávesnice či dotekové obrazovky rozšifrovat před chvílí zadané heslo. Je to varování před riziky, které zatím nevnímáme.

Nezdolná Einsteinova obecná relativita získala další skalp. Tentokrát jde o experiment MICROSCOPE, který zahrnoval sérii testů slabého principu ekvivalence na oběžné dráze. Experiment vystavil obecnou relativitu zatím nejpřísnějšímu testu ve volném pádu, ale s Einsteinem to ani nehnulo.

Britský tým z Oxfordu úspěšně kvantově provázal dvoje atomové hodiny, založené na iontu stroncia. Pomocí laserového paprsku je provázali na vzdálenost 2 metrů. Vznikla jednoduchá kvantová síť provázaných atomových hodin, což by v dohledné době mohlo vést k prolomení limitů pro přesnost měření času.

Němečtí odborníci na kvantové jevy v magnetech pozorovali kvantové fázové přechody v pozoruhodném fluoridu lithia a holmia. Zjistili, že se tyto fázové přechody netýkají jen několika atomů současně, ale celých feromagnetických domén, které zahrnují množství kvantově provázaných magnetických momentů zároveň.

Japonsko americký tým zchladil asi 300 tisíc atomů ytterbia na 1 miliardtinu kelvinu a uzavřel je v optické mřížce. Tím vznikl kvantový simulátor, který umožnil odkrýt komplexní kvantově magnetické vlastnosti ytterbia. Klasický výpočet těchto vztahů je přitom stále mimo možnosti soudobých počítačů.

Jak donutit velmi tenkou vrstvu materiálu, aby absorbovala co nejvíc záření? Izraelsko-rakouský tým fyziků vymyslel „past“ na světlo, která důmyslně využívá zrcadla a vlnovou povahu záření. Jakmile se světlo dostane dovnitř, je přinuceno tam kroužit, dokud ho tenký materiál neabsorbuje. Nápad slibný, možné využití velmi široké.

Detailní informace o průlomovém výstřelu amerického zařízení NIF, při kterém se podařilo významně překročit hranice fúzního zapálení. Podívejme se na to, co stálo za tímto klíčovým posunem v dosažení inerciální fúze.

V čínském zařízení Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) ve městě Che-fej vyrobili stálé magnetické pole o indukci 45,22 tesla. Překonali tím rekord amerického MagLabu z roku 1999, ale nepřekonali rekord MagLabu z roku 2019, kdy udrželi pole o indukci 45,5 tesla, ovšem jen po relativně krátkou dobu.

O 4D tisku, který si razí cestu k nám, spotřebitelům

Experti na paleomagnetismus vzali krystaly živce z hlubinné vyvřeliny anortozitu a vyčetli z nich, že se vnitřní jádro naší planety objevilo asi před 550 miliony let, tedy na sklonku ediakary. Jeho vytvoření vedlo k obnovení magnetického štítu Země, který z nějakého důvodu o 15 milionů let předtím zeslábl na pouhých 10 procent.

Co se stane, když blikáte na qubity v komerčním kvantovém počítači periodickými laserovými pulzy? Nic moc vzrušujícího. Pokud ale použijete kvaziperiodickou sekvenci založenou na Fibonacciho posloupnosti, laserové pulzy přenesou na qubity druhou časovou symetrii, která funguje jako magická zbroj proti ztrátě kvantové koherence.

Detektory temné hmoty LUX a ZEPLIN nechytily žádné WIMPy, kandidáty na temnou hmoty, pokud ji tvoří relativně hmotné a přitom netečné částice. Teď dostal šanci jejich nástupce LUX-ZEPLIN, který v podzemí Jižní Dakoty spoléhá na 7 tun ultračistého kapalného xenonu. Bude to stačit k úspěchu?

Temná hmota, temná energie jsou temnými stíny v našem vice-méně prověřeném fyzikálním pohledu na svět. Kdyby to byly jenom stíny, ale tato tajemná monstra tvoří většinu vesmíru. Přesto nám jejich fyzikální podstata stále uniká. Je celkem přirozené, že někteří astrofyzikové se snaží hledat vědecky přijatelné teorie, které temnou hmotu ani temnou energii nevyžadují.

Němečtí odborníci propojili dva atomy rubidia v laserových pastech optickým vláknem o délce 33 kilometrů a pak je kvantově provázali pomocí fotonů. Pro tento typ kvantového provázání je to nový rekord. Praktický kvantový internet je zase o něco blíž.

Možná tě tentokráte nikdo nevypíská. Příběh pátrání po hypotetickém typu neutrina, kterému píše novou kapitolu mezinárodní experiment BEST. Fyzikální interpretace jeho dosavadních výsledků dává sterilnímu neutrinu další šanci.

Detekce gravitačních vln je jeden z největších objevů posledních let. Od té doby byly pozorovány desítky případů gravitačních vln vyzářených při splynutí dvou černých děr. Byly zaznamenány i případy splynutí dvou neutronových hvězd nebo neutronové hvězdy a černé díry. Plánovaný Einsteinův teleskop by mohl znamenat dramatický posun. Četnost případů detekce gravitačních vln by u něj byla jeden zhruba každých pět minut.

Čína podle všeho postavila prototyp ADS reaktoru (Accelerator-driven subcritical reactor) s urychlovačem protonů a subkritickým štěpným reaktorem. Takový systém recykluje vyhořelé štěpné palivo a zároveň je mnohem bezpečnější než stávající štěpné reaktory, vzhledem k subkritickému provozu.

Nový optický čip obsahuje fotonickou neurální síť a pracuje mnohem rychleji než tradiční elektronika. Čip o velikosti 9 milimetrů čtverečních dokáže se slušnou přesností přečíst a klasifikovat jeden grafický symbol v průměru za 0,57 nanosekundy. Těšte se na fotonické mozky.

Jestli někde v Mléčné dráze funguje pokročilá mimozemská civilizace, která má sklony budovat megastruktury, mohla by je postavit u bílých trpaslíků. Jejich předností je stabilita a dodávání energie po dlouhé miliardy let. Pátrání byla zatím neúspěšná, ale teď se do věci mohou vložit pokročilé infračervené teleskopy jako JWST.

Precizní práce s laserovými paprsky vedla k průlomu ve femtosekundových elektrických pulzech generovaných laserem. Výsledkem je petahertzové logické hradlo, nejrychlejší v historii. Na obzoru se rýsuje elektronika světelných vln (lightwave electronics).

V laboratořích SLAC National Accelerator Laboratory je připravený k práci extrémně výkonný rentgenový laser s volnými elektrony, ve vylepšené verzi LCLS-II. Tento systém může zobrazit jednotlivé atomy nebo toky energie mezi atomy a molekulami. Měl by přinést průlomy v chemii, biologii nebo kvantové mechanice.

Pozoruhodný úspěch odborníků US Navy přináší průlom v technologiích přenosu energie na dálku. V rámci projektu Safe and Continuous Power bEaming – Microwave (SCOPE-M) přenesli energii pomocí paprsku mikrovln o frekvenci 10 GHz na vzdálenost přes 1 kilometr. S touto technologií bude možné posílat energii z orbitálních solárních elektráren na Zemi i jednotkám v terénu.

Technologie MOlecular Solar Thermal je založená na molekule, která změní strukturu po ozáření slunečním svitem. Vznikne izomer bohatý na energii, který je možné uskladnit v kapalné formě, až 18 let. Energii lze opět uvolnit v podobě tepla použitím speciálního katalyzátoru. Termoelektrický generátor poté z tepla vyrobí požadovanou elektřinu.

Detailní analýza všech dat získaných experimentem CDF, který využíval urychlovač Tevatron ve Fermilabu, poskytl dosud nejpřesnější hodnotu hmotnosti W bosonu. Získaná hmotnost se liší od současné předpovědi Standardního modelu hmoty a interakcí. Pokud se rozdíl potvrdí, půjde o zajímavý průhled do exotické fyziky za ním.

Při radioaktivní přeměně obvykle vzniká záření alfa, beta nebo gama. Jsou ale i další možnosti. Vzácným typem radioaktivity je emise protonu. Některé umělé izotopy mohou vyzářit jediný proton. Ve finské laboratoři Accelerator Laboratory na University of Jyväskylä vyrobili izotop lutecia-149 s bizarně tvarovaným jádrem, který si při emisi protonu připsal hned několik rekordů.

V centrifugálním probublávajícím jaderném termálním pohonu probublává plynný vodík taveným uranovým materiálem. V něm se prudce ohřeje a rychle se rozpíná, až vyletí z trysky ven. Takový pohon by byl pro kosmické lodi efektivnější než například spalování vodíku s kyslíkem. Vývoj je v počátcích, technické obtíže nemalé, ale hluboký vesmír volá. Není na co čekat.

Koncem března ohlásila australská firma HB11 zásadní zlom v cestě za využití fúzní energie pro výrobu elektřiny. Podívejme se, na čem firma reálně pracuje, jaký je skutečný potenciál v této oblasti a jak blízko jsou na cestě k fúzní elektrárně.

Experiment LHCb, který využívá největší urychlovač LHC pozoroval největší narušení kombinované zrcadlové symetrie a symetrie hmoty a antihmoty. Tedy toho jevu, který nám umožňuje sdělit, která ruka je pravá a co je antihmota. Toto narušení se pozorovalo v rozpadu mezonů B+ a B- na tři mezony pí.

Nový design optického mikrorezonátoru přinesl první homogenní fotonový plyn, v němž fotony fungují podobně jako atomy či molekuly v běžném plynu. Díky kvantové degeneraci je po překročení určité hustoty velmi snadno stlačitelný. Výzkum by mohl přinést praktické aplikace v podobě nových senzorů.

Přenos kvantového signálu se neobejde bez opakovačů. Ty ale potřebují kvantovou paměť, do které se uloží qubit, aby mohl být přenesen na foton, který opakovač posílá dál. Kvantová paměť by přitom měla udržet qubit co nejdéle, což není snadné. Nový výzkum posunul rekord v tomto směru čtyřicetkrát.

Současné události na Ukrajině ještě více ukázaly potřebu nezávislosti Evropské unie na fosilních zdrojích a potřebu rozvoje jaderné energetiky. Už v reakci na letošní zimu se schválilo zařazení jaderné energetiky do taxonomie udržitelných zdrojů. Je tak zajímavé se podívat na to, co taxonomie reálně znamená a na co je zaměřená.

Dnešní extrémní elektromagnety ve fúzních experimentech sice vytvoří monumentální magnetická pole, jsou ale velice zranitelné vysokoenergetickými částicemi, jakých se při fúzi objevuje spousta. Provoz ve fúzní elektrárně by takové elektromagnety moc dlouho nepřežily. Nové elektromagnety se supravodiči z niobu a cínu to zvládnou.

Prototyp helmy z 3D tiskárny působí jako výtvor z dětské stavebnice. Nejde však o hračku, nýbrž výsledek smysluplného výzkumu se slibným potenciálem levně a efektivně vylepšit vyšetření MRI i ve starších a méně výkonných přístrojích.

Fyzici amerického institutu JILA dokázali detekovat naprosto nepatrnou relativistickou dilataci času na vzdálenost pouhého jednoho milimetru. Chtělo to ultrachladné atomy stroncia, hodně laserů a ultrapřesné atomové hodiny. Do budoucna by podobné atomové hodiny mohly být ještě přesnější, což by snad konečně umožnilo propojit relativitu s kvantovou mechanikou.

Neutrina jsou nejzáhadnější částice Standardního modelu hmoty a interakcí. Dnes víme, že jejich hmotnost není nulová, ale je extrémně malá. Možnost přímého určení této hmotnosti dává měření energie elektronů z rozpadu tritia. Po druhé dlouhodobé sérii měření se podařilo elektronovému spektrometru KATRIN snížit horní hranici pro hmotnost elektronového neutrina a dosáhnout důležitého mezníku. Posun našich znalostí neutrina je významný hlavně pro kosmologii.

Kovy se při zahřívání obvykle roztahují a zároveň měknou, čímž ztrácejí pružnost. Výjimkou jsou elinvary, které při zahřívání víceméně zůstávají pružné. Nový elinvar s vysokou entropií zachází ještě dál a jeho pružnost se po zahřátí nad cca 727 °C dokonce začíná mírně zvyšovat. Něco takového jsme u kovu zatím ještě nepozorovali.