Vezměte 350 atomů ytterbia-171, entanglujte je laserovým paprskem a dalším paprskem můžete měřit čas. Hodiny s kvantově provázanými atomy by se za celou dobu existence našeho vesmíru nezpozdily ani o 100 milisekund. Vědci rozmanitých profesí si je už přejí k příštím Vánocům.

Jihokorejský supravodivý tokamak KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) dosáhl světového rekordu. Plazma o teplotě 100 milionů stupňů Celsia udržel po dobu 20 sekund. Právě dlouhodobé udržení extrémně horkého plazmatu je přitom klíčem ke komerční fúzní energetice.

Jedním z nejvýznamnějších archeologických nálezů minulého roku je Milevský relikviář. Je jisté, že podrobná analýza a hledání historického kontextu tohoto artefaktu nás ještě čeká, ale už výsledky prvního zkoumání jsou fascinující. V tomto článku se zaměříme na radiouhlíkové datování, které bylo důležitým zdrojem informací.

Pokud existují další prostorové dimenze a gravitace skrze ně prochází jako nůž máslem, tak by Velký hadronový urychlovač mohl vyrábět veskrze neškodné černé mikrodíry. Zatím to s nimi nevypadalo moc růžové, ale nová studie dvojice kanadských fyziků jim nejspíš získá nějaký čas, aby mohly prokázat svou existenci.

Detektor Borexino pozoroval poprvé neutrina z CNO cyklu. Doplnil tak úspěch, kterého dosáhl před pěti lety, kdy pozoroval neutrina z pp cyklu ve Slunci. Postupně se tak dostáváme do fáze, kdy můžeme přímo studovat jaderné reakce probíhající uvnitř naší nejbližší hvězdy.

Blesky jsou fascinující a nezkrotné. Ale to se teď možná změní. Nový laserový systém dokáže usměrnit elektrické výboje v ovzduší za simulované bouřky. Pokud to bude fungovat v reálné bouři, tak se staneme pány blesků. Thór by se jistě divil.

Rozhovor se zástupcem vedoucího urychlovačového oddělení Laboratoře fyziky vysokých energií SÚJV Anatolijem Sidorinem o proslulém Suchumském „fyztechu“, sovětském atomovém projektu, válce v Abcházii a projektu NICA.

Observatoře LIGO a Virgo ulovily za duben až září 2019 celkem 39 gravitačních událostí. Počet známých gravitačních vln se tak zvýšil na 50. Je co slavit a příště to bude určitě ještě lepší. Díky gravitační astronomii zkoumáme vesmír doposud nevídaným způsobem.

MAST Upgrade je sférický tokamak, který zkoumá poněkud odlišnou cestu k fúzi nežli vyrůstající ITER ve Francii. Mohl by se stát základem pro menší a levnější fúzní elektrárny, které by se mohly objevit na energetickém trhu dříve než mamutí klasické tokamaky.

Supravodiče jsou fajn, ale ke svému provozu potřebují nesmyslně nízké teploty. Nedávno vytvořený hydrid uhlíku a síry je supravodivý při teplotě kolem 14,6 °C. Má to ale háček. K jeho výrobě je nutné použít nesmyslně vysoké tlaky. Hon za pokojovou supravodivostí stále pokračuje.

Němečtí fyzici vzali molekulu vodíku a vypálili na ní rentgenový foton z laserového zdroje PETRA III v DESY. Z pozorované interference mezi fotonem a elektrony této molekuly důmyslně odvodili dobu, za kterou proletí foton od jednoho atomu ke druhému. Je z toho světový rekord ve změření nejkratšího času.

Představte si přepravní kontejner z ultrachladných atomů rubidia-87, v němž je uložené světlo nesoucí kvantovou informaci. Když postavíte optický pásový dopravník z laserových paprsků, tak tenhle kontejner se světlem můžete dopravit kam je třeba. Vypadá to jako sen studenta fyziky po brigádě na letišti, ale mohl by z toho být pokrok ve vývoji kvantových pamětí a kvantové komunikace.

Na Zemi máme zatím zkušenosti s nepříliš silnými magnetickými poli. Zatím jsme zvládli něco málo přes 1 kilotesla. Neutronové hvězdy a černé díry ale obklopují enormní magnetická pole, jejichž síla se pohybuje v řádu milionů tesla. Zdá se, že bychom mohli vyrobit i taková extrémní magnetická pole, pomocí implozí mikrotrubiček po zásahu ultraintenzivním laserovým pulzem.

Část Nobelovy ceny v minulém roce byla spojena s kosmologií a studiem počátku našeho Vesmíru. Letošní oceněné téma se od ní příliš nevzdálilo a je spojeno i s Nobelovou cenou v roce 2017, která byla udělena za detekci gravitačních vln. Ta byla také přímým důkazem existence černých děr. A právě za objevy v oblasti studia černých děr je cena letošní.

Světlo ve vakuu sviští rychlostí 300 tisíc kilometrů za sekundu. Zvukové vlny jsou podobné těm světelným, ale šíří se mnohem pomaleji. Podle nového výzkumu má i zvuk svojí maximální povolenou rychlost. Nejrychleji se přitom šíří v pevných materiálech, složených z nejmenších atomů.

Richard Feynman byl skálopevně přesvědčený, že z Brownova tepelného pohybu částic není možné čerpat energii. Jenomže Paul Thibado se Feynmanova odkazu nebojí. A Feynman také neměl k dispozici grafen. A jak dnes už každý ví, grafen dokáže zázraky na počkání.

Kvantové jevy klepou na dveře makrosvěta. Dánští kvantoví fyzici úspěšně provázali mechanický oscilátor milimetrové velikosti s oblakem tvořeným miliardou atomů v magnetickém poli. Prestiž zaručena, praktické aplikace na obzoru.

Když se nějaký objekt pohybuje supratekutým heliem-3, je to jako, kdyby byl ve vakuu. Pohybuje se zcela bez odporu, i když je to relativně velkou rychlostí. Nový zásadní výzkum odhalil, že klíčovou roli hrají nahloučené kvazičástice, které brání kontaktu mezi objektem a okolní suprakapalinou.

Klasické gravitační detektory mají kilometrové velikosti. Pokud vznikne detektor založený na nanodiamantu s NV (nitrogen-vacancy) centrem, tak by se vešel na stůl. S takovým zařízením by bylo možné nejen chytat gravitační vlny, ale také měřit spoustu dalších věcí v extrémní nebo třeba kvantové fyzice.

Vesmír se rozpíná, jeho rozpínání zrychluje a my nevíme, co s tím. Podle nové teorie v tom mají prsty „falešné černé díry“, objekty zvané geody (GEODE, Generic Objects of Dark Energy), které by měly být plné temné energie, ať už je to cokoliv. Ve vesmíru by je mohli vystopovat gravitační astronomové.

Zdá se, že výzkumy na LHC s konečnou platností potvrdí existenci multikvarkových systémů, tetrakvarů a pentakvarků. Otevřenou otázkou však zůstává, zda jde o reálný multikvarkový systém nebo o systém dvou mezonů nebo baryonu a mezonu vázaných silnou interakcí.

Vědci zmrazili atomy běžných prvků na miliardtinu kelvina nad absolutní nulou. Následně je donutili ke koordinovanému chování. Atomy se projevovaly, jako by byly souborem elektrických nábojů nebo nepatrných magnetů, které působí na světelné záření.

V letošním roce se nástup reaktorů III. generace dále zrychluje. Spouští se hned dva ruské reaktory VVER1200. První v ruské Leningradské jaderné elektrárně a druhý v nové běloruské elektrárně Ostrovec. První blok APR1400 se rozbíhá v elektrárně Barakah ve Spojených arabských emirátech. V Číně uvedli do provozu blok ACPR1000 a do prvního reaktoru Hualong One v elektrárně Fu-čching se zaváží palivo. Provozované bloky III. generace mají stále lepší parametry, a i výstavba nových úspěšně pokračuje.

Detektory gravitačních vln LIGO a VIRGO mají od března přestávku, ale analýza nasbíraného materiálu produkuje stále nové výsledky. Jedna z nových publikací popisuje detekci splynutí černých děr, které leží v intervalu hmotností 65 až 135 hmotností Slunce. Poprvé tak pozorujeme splynutí objektů, které nevzniklý jako konečná stádia hvězd, ale splynutím černých děr s menší hmotností. Případy postupného splývání stále hmotnějších černých děr by mohly vysvětlit vznik středně hmotných černých děr s hmotností stovek až tisíců hmotností Slunce i supermasivních černých děr v jádrech galaxií.

Nanodiamanty se po nalezení stále efektivnějších metod jejich produkce a modifikace jejich vlastností stávají velmi perspektivním materiálem pro budoucí aplikace. I proto se o nich stále více píše a někdy i v hodně přehnaných očekáváních. Podívejme se tedy na jejich potenciál realisticky.

V německém institutu DESY již několikrát udrželi provoz vyvíjeného laserového plazmového urychlovače po dobu 30 hodin. Za tu dobu dokázali urychlit 100 tisíc svazků elektronů. Laserové plazmové urychlovače jsou už docela zralé na praktické aplikace.

Z bazénu třetího bloku elektrárny Fukušima I se už podařilo vyvézt přes polovinu palivových souborů. Převážení probíhá úspěšně a je velká šance, že se do března příštího roku podaří bazén vyklidit úplně. Je to jen jeden z nejviditelnějších úspěchů, kterých se v samotné elektrárně dosáhlo. Podívejme se tak na současný stav a pokrok, který za poslední půlrok nastal.

Dnešní kvantové systémy udrží stav koherence sotva pár miliontin sekundy. Není to špatné, ale zároveň je to v mnoha směrech dost omezující. Nový trik kvantových inženýrů z Chicaga dovoluje udržet kvantovou koherenci po dobu až 22 milisekund. Na kvantové poměry je to celá věčnost.

Kvantová kočka opravářka mění postup, jak zajistit omezení chyb při operacích s qubity. Tahle technologie namísto použití většího množství qubitů využívá „kočičí qubity“. Nejsou chlupaté a nemňoukají, ale ukládají výsledný „správný“ qubit v podobě superpozice dvou stavů kočičího qubitu.

Nový detektor záření prorazil teoretický limit účinnosti detekce záření, který byl považovaný za pevně daný. Díky procesům v nanostruktuře černého křemíku jeden foton dopadajícího záření generuje v průměru 1,3 elektronů. To odpovídá účinnosti 130 procent.

O hmotnostním analyzátoru supertěžkých atomů s fyzikem z Laboratoře jaderných reakcí SÚJV Pavlem Kohoutem.

Pozorování srážky fotonu s fotonem se podařilo už dříve, na konferenci ICHEP 2020 se však prezentovaly výsledky prvního pozorování produkce dvojice intermediálních bosonů slabé interakce W během této srážky. I samotné pozorování srážky dvou fotonů, kdy se zapojuje pouze elektromagnetická interakce, je velmi náročné. Potvrzení predikce teorie elektroslabé interakce, že spolu bosony zprostředkující tyto interakce přímo interagují, je ještě daleko náročnější.

Kvantové fantomy nacházejí využití v makroskopickém světě. Fyzici ochočili Casimirovu sílu a použili ji k manipulaci s makroskopickými objekty. Výzkum by mohl přinést řadu praktických aplikací, v technologiích souvisejících s měřením a detekcí.

V laboratoři CERN neprobíhají pouze experimenty s využitím urychlovače LHC a vstřícných svazků s nejvyšší energií. Využívá se i urychlovač SPS, který slouží jako předurychlovač pro LHC. Jeho svazek dopadá na pevný terč a v reakcích urychlených protonů s jádry vzniká obrovské množství mezonů, jejichž vzácné rozpady jsou velmi zajímavým zdrojem informací o standardním modelem a možností hledat známky exotické fyziky za ním.

Rozhovor s fyzikem a odborníkem na neutrinovou fyziku Samoilem Michelevičem Bileňkým o cestách za hranice standardního modelu, Dubně a Brunovi Pontecorvovi.

Nedávno ulovený tetrakvark z CERNu se skládá ze 2 půvabných kvarků a 2 půvabných antikvarků. Něco takového jsme ještě neviděli. Kompletně půvabný tetrakvark nejspíš čeká důkladný výzkum, který by mohl vyjasnit leccos souvislosti se silnou jadernou sílou.

Prvním kvantovým satelitem byl více než půltunový čínský Mocius. První praktickým kvantovým satelitem, který by mohl fungovat v globální kvantové síti, se ale nedávno stal singapurský kvantový cubesat SpooQy-1, který neváží ani 2,5 kilogramu.

V experimentu, který pátrá po temné hmotě, mají podezřelý nadbytek detekčních událostí na pozadí. Buď je to technická chyba či znečištění tritiem anebo stopa nové fyziky související s magnetickým momentem neutrin či solárními axiony. Mohl by to vyřešit připravovaný nástupce – experiment XENONnT.

Rozhovor s Dmitrijem Naumovem o roli neutrin v současné fyzice, projektu Baikal-GVD a práci ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů

Geofyzici pustili na detailní analýzu seismických vln z oblasti Pacifiku astrofyzikální umělou inteligenci Sequencer, která obvykle zkoumá záření hvězd a galaxií. Výsledkem je detekce nečekaně velkých a četných struktur husté a horké hmoty na rozhraní mezi jádrem a pláštěm.

Jednoduchý a levný stínový generátor těží elektrický proud z rozhraní mezi světlem a stínem. Když se přes tohle zařízení ženou stíny mraků anebo větví, kterými pohybuje vítr, tak generuje dost elektřiny na to, aby napájelo mobilní elektroniku.

Česká jaderná energetika si v roce 2020 připomíná hned několik výročí spojených s jadernou energetikou.

Jak se podívat dovnitř masivních neutronových hvězd. Úspěšným receptem bylo spojit teoretické výpočty s pozorováním gravitačních vln srážky neutronových hvězd. Výsledkem je přesvědčivý doklad existence kvarkové hmoty ve velkých neutronových hvězdách.

Nad jižním Atlantikem se vytvořila podivná anomálie. Zatím rozhodně nemizí, spíše se stává podivnější a podivnější. V posledních letech to vypadá, jako by se chtěla rozpadnout na dvě. Chování Anomálie nad jižním Atlantikem bedlivě sleduje konstelace evropských sond Swarm.

Nový rekord s množstvím kvantově provázaných atomů padl ve směsi rubidia s dusíkem, která nebyla ani extrémně zmražená, ani v pokojové teplotě, ale dokonce žhavá. Horký entanglement fungoval při teplotě téměř 177 °C a byl překvapivě stabilní. Kvantové triky se dostávají do varu!

V současné době byla dokončena budova, ve které bude termojaderný reaktor ITER, a bude možné přistoupit k instalování samotného tokamaku. Začne se tak sestavovat vakuová nádoba pro plazma, supravodivé magnety a další konstrukce tohoto zařízení. Využijme tento klíčový zlom ke shrnutí našich znalostí o možnosti využití termojaderné fúze.

Materiály, které nás chrání před ionizujícím zářením, bývají masivní, těžké a pěkně jedovaté. Polymer PMMA smíchaný s oxidem bismutitým a tvrzený UV zářením by mohl změnit pravidla této hry. Je velmi lehký, levný a jeho výroba není nic složitého.

V současné době se po světě vyvíjejí nové typy raketových pohonů. Jedním z nich je rotační detonační pohon, na němž pracuje řada výzkumných týmů ve světě. Na University of Central Florida uspěli v úvodních experimentech a ověřili, že detonační spalování paliva v jejich rotačním detonačním pohonu funguje.

Základní fyzikální konstanty provokují svou neměnností. Vědci je rádi vyzývají a prověřují jejich neměnnost za různých podmínek. Nová měření záření z hlubokého vesmíru ukazují, že konstanta jemné struktury, která vyjadřuje sílu elektromagnetické interakce, je konstantní v čase, ale zároveň by se mohla měnit v prostoru, podle jedné zvláštní osy vesmíru.

V současnosti největší urychlovač LHC v laboratoři CERN oslavil v březnu 2020 deset let od začátku svého provozu. Zároveň odborná skupina, která pracuje na návrhu jeho následníka, uveřejnila podrobnější návrhy tohoto projektu. Je tak vhodný čas se podívat na výsledky, současnost i budoucnost urychlovačů v této laboratoři.