Američtí vojenští vývojáři postavili kvantový senzor rádiových vln, který je založený na podivuhodných Rydbergových atomech. Je prvním svého druhu, který zvládne detekovat rádiové signály ve velké šíří spektra rádiových frekvencí. Poradí si s AM a FM rádiovým vysíláním, Bluetoothem, Wi-Fi a dalšími typy rádiové komunikace. Pro vojáky by to mohla být výtečná zbraň na elektromagnetická bojiště budoucnosti.

Kdyby současná Evropská strategie rozvoje fyziky vysokých energií byla přijata před čtyřiceti lety, nevyvolala by žádné otázky. Hlavní prioritou je do budoucna práce na vytvoření elektrono-pozitornového urychlovače o průměru 100 km. Znamená to, že CERN tak jako dříve usiluje o světové prvenství v oblasti gigantických urychlovačů, určených k výzkumu částicové fyziky.

Minulý rok v červnu byla po dvou letech diskusí přijata aktualizovaná Evropská strategie částicové fyziky. Znamená to, že si CERN určil své klíčové priority, přičemž nejen na nejbližší léta, ale i na druhou polovinu 21. století. Teoretický fyzik a ředitel Bajkalské školy částicové fyziky SÚJV Igor Ivanov ve svém článku (původně napsaném pro populárně vědecký portál N+1 a rozšířeném speciálně pro naši webovou stránku) posuzuje hlavní body zveřejněného programu a vysvětluje, jak se bude stavět urychlovač, který má nahradit LHC.

Krystaly zirkonu jsou jako časové schránky z pradávných epoch Země. Mimo jiné obsahují europium, jehož obsah těsně souvisí s mocností zemské kůry v době vzniku krystalu. Analýza europia prozradila, že Země před 1,8 až 0,8 miliardami let měla nápadně tenkou kůru. V té době byla prakticky vypnutá desková tektonika a nijak zvlášť neběžela ani evoluce.

V našem vesmíru podle všeho dramaticky převažuje hmota nad antihmotou. Přesto by se ale tu a tam mohly vyskytovat oblasti tvořené antihmotou, v nichž by mohly být antihvězdy i se svými antisvěty. Jednou z možností je, že mezi hvězdokupami Mléčné dráhy by mohla být nějaká antihvězdokupa. Pokud ano, tak by se mohla prozradit nezřízenou produkcí antičástic.

Jak změřit atomové jádro s extrémní přesností? Švýcarský tým vyměnil dva elektrony v atomu helia za jediný mion. Miony jsou leptony se záporným elektrickým nábojem, jako elektrony, jen asi dvěstěkrát těžší. Právě to umožnilo nesmírně přesně změřit velikost jádra helia. Měří 1,67824 femtometru.

General Fusion a Commonwealth Fusion Systems sázejí na technologii z fúzní doby kamenné. V jejich fúzních reaktorech hraje významnou roli tlak. Pokud ale uspějí, tak by jejich malé kompaktní fúzní reaktory mohly důstojně technologicky konkurovat velkým tokamakům, jako právě budovaný ITER.

Poslední události, které se staly v evropské přenosové soustavě ukazují, že odstavování stabilních jaderných a uhelných bloků bez náhrady vede ke zvýšení rizika ohrožení stability sítě a případně i vzniku blackoutu. Pokud si tuto hrozbu naši politici nedokáží uvědomit, může to vést nejen v naší energetické soustavě k velmi nebezpečnému vývoji.

Minulý rok byl první rok provozování plovoucí jaderné elektrárny Akademik Lomonosov, dokončení se blíží malý modulární vysokoteplotní reaktor HTR-PM chlazený plynem. I v práci na dalších projektech se v minulém roce podařilo dosáhnout značného pokroku. Reaktor NuScale obdržel obecnou licenci v USA. Podívejme se na loňský vývoj podrobněji.

Projekt NANOGrav detailně pozoruje vybrané pulzary v Mléčné dráze a hledá v jejich zběsilé blikání nenápadné odchylky. Ty by měly být projevem gravitačního šepotu vesmíru, který jako bezbřehý oceán omývá všechny objekty ve vesmíru. Něco opravdu našli, ale ještě bude nutné potvrdit, jestli je to jackpot.

V roce 2020 začal fungovat již sedmý typ reaktoru III. generace, čínský reaktor Hualong One. Rusko a Jižní Korea spustily první své bloky III, generace mimo svého území. Ruský reaktor VVER1200 se rozběhl v Bělorusku a jihokorejský APR1400 v Spojených arabských emirátech. Čína dokončuje blok Hualong One v Pákistánu. První zkušenost z provozu bloků III. generace ukazují, že by mohly splnit očekávání, která jsou do nich vkládána.

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