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.

Ve středu planety máme vnitřní jádro ze železa. Podle seismických vln je z pevné hmoty, která ale není pevná tak, jako by šlo o kouli železa. Podle nových analýz by to mohla být superionická slitina železa, ve které mřížkou atomů železa protéká kapalina tvořená atomy vodíku, kyslíku a uhlíku.

Tokamak JET je jeden z těch největších a zároveň jeden z velmi mála, kde se ve větší míře prováděly experimenty s reálnou fúzí deuteria a tritia. Dnes byly prezentovány výsledky nejnovější série experimentů s fúzním palivem a ohřevem plazmatu právě pomocí fúze.

Leidenfrostův jev není jen obtížný a komplikující. Je to jako kdyby se fyzika spikla a pak se vám smála do očí. To kvůli tomuto jevu až doposud nebylo možné účinně chladit horký povrch kapalinou. Nový strukturovaný materiál může být chlazen při teplotách 100 až 1 150 °C. Úžas je veliký, možné aplikace nezměrné.

Při inerciální fúzi probíhají v podstatě mikrotermojaderné exploze. V minulých dvou letech se na americkém zařízení NIF podařilo překročit hranice fúzního zapálení. Podívejme se, co to znamená pro cestu k termojaderným pohonům kosmických lodí.

Vezměte milion atomů sodíku. Zchlaďte je na teplotu blízkou absolutní nule, aby vznikl Bose-Einsteinův kondenzát. Ten vložte do elektromagnetické pasti. Důkladně míchejte rychlostí asi 100 otáček za sekundu. Oblak atomů sodíku udělá nudli, která se nakonec promění na krystalickou strukturu tvořenou kvantovými tornády.

Čínský tokamak EAST se vřítil do Nového roku s novým fúzním rekordem. Udržel plazma rozžhavené na 70 milionů °C, tedy asi 2,6 krát více horké než je nitro Slunce, po dobu 1 056 sekund, tj. 17,6 minut. Tak horké plazma na tak dlouho dobu zatím nikdo nezvládl. Je to další krok k tokamaku ITER.

Při úderu tsunami je nejdůležitější rychlost. V řadě případů můžete podstatně zlepšit své šance, ale máte na to jen velmi krátkou dobu. Každá sekunda navíc se vyvažuje zlatem. Nová metoda detekce tsunami pomocí magnetických polí, generovaných rodícími se vlnami tsunami, může přidat k varování před touto pobřežní katastrofou desítky sekund, minutu i dvě.

Slibné výsledky německých fyziků z TUM naznačují existenci dlouho hledaného tetraneutronu, pozoruhodné částice tvořené čtveřicí neutronů. Uspěli díky bombardování lithia-7 dalším lithiem-7, urychleným na cca 12 procent rychlosti světla. Statistika vychází na 3 sigma, což není na šampaňské, ale na nezávislé potvrzení výsledků. Slavit se bude až pak.

V nedávné době investoři významně podpořili soukromý projekt tokamaku firmy CFS. Soukromé firmy intenzivně pracují v oblasti magneticko-inerciálního udržení plazmatu. Jak na tom soukromé iniciativy ve srovnání s veřejným fúzním výzkumem jsou?

Supravodivé magnety vytvářejí silná magnetická pole pro masivní urychlovače částic, jako je například LHC v CERNu. Trvá jim to ale dost dlouho. Na LHC se dostanou na potřebných 8 tesla asi za 20 minut. Nový supravodivý magnet z materiálu YBCO „najíždí“ rychlostí 290 tesla za sekundu, sílu 8 tesla ale zatím nezvládne.

Potvrdilo se, že se na zařízení NIF podařilo poprvé vyprodukovat pomocí inerciální fúze více energie, než byla laserem dodána palivu pro jeho ohřev. Jde o dramatický zlom v cestě k využití jaderné fúze. Není tím sice ohroženo prvenství tokamaku ITER v cestě k termojaderné elektrárně, ale ve vzdálenější budoucnosti by se tímto mohla otevřít cesta k termojadernému pohonu mezihvězdných kosmických lodí.

Recept na slibné diamantové sklo: 1. Vezměte hrst fullerenů, takových těch „fotbalových míčů“ z atomů uhlíku. 2. Zahřejte na 900-1000 °C. 3. Důkladně stlačte. Vzniklý materiál je slušně pevný a má největší tepelnou vodivost ze všech známých amorfních materiálů. Možných aplikací se nabízí spousta.

Jihokorejský experimentální supravodivý tokamak KSTAR hlásí nový světový rekord. Udržel plazma o teplotě 100 milionů °C, po dobu 30 sekund. Tokamak neustále vylepšují a v roce 2026 by chtěli plazma s touto teplotou udržet po dobu 300 sekund. Držme jim palce.

Sopky jsou nevyzpytatelné. Rádi bychom předpovídali vulkanické erupce, zatím se to moc nedaří. Co kdybychom ale mohli sopky zrentgenovat? Tuhle možnost nabízejí přízračné miony, částice, které během svého kratičkého života prolétají hmotou na zemském povrchu. Detektory mionů mohou sestavit 3D obraz vnitřní struktury vulkánu a sledovat pohyby magmatu v reálném čase.

Startup Helion sehnal spoustu peněz na nový fúzní reaktor „Polaris“, který budují ve státě Washington. Polaris by měl magneto-inerciální fúzí vyrábět helium-3 a aneutronickou fúzí výslednou fúzní energii. Reaktor chtějí spouštět v roce 2024 a také se chtějí stát prvními, kdo ve fúzním reaktoru dosáhne čistého zisku elektřiny.

Fyzici dokázali pomocí nejpřesnějších atomových hodin změřit gravitační rudý posuv v milimetrovém vzorku ultrachladných atomů stroncia. V budoucnu by ještě přesnější atomové hodiny mohly měřit efekty relativity i kvantové mechaniky. Třeba právě tohle „smíří“ doposud proti sobě vyhraněné pilíře soudobé fyziky – obecnou relativitu a kvantovou mechaniku.

Dlouhodobě je současný vývoj energetiky v Evropě dán zavíráním jaderných a uhelných zdrojů bez náhrady a spoléhání na větrné a fotovoltaické zdroje, které jsou silně závislé na počasí. Bezprostředním iniciátorem současné dramatické situace však byla nedávná reforma systému trhu s emisními povolenkami EUETS a nastavení přísných pravidel na provoz uhelných zdrojů. Podívejme se podrobněji na tyto zdroje dnešního stavu.

Nový bezdrátový systém pro přenos energie je založený na laserovém paprsku a fotovoltaickém článku. Funguje pod širým nebem. Prototyp zařízení přenesl 480 wattů na vzdálenost 300 metrů, k přenosné stanici 5G sítě, které by díky tomu mohly lépe unikat novodobým ludditům.

Představte si, že s velkou námahou vybudujete podzemní detektor na temnou hmotu. Navzdory vynaloženému úsilí žádnou temnou hmotu nenajde. Namísto toho získá nečekaná data, která by mohla být první pořádnou stopou temné energie. To je v kostce příběh experimentu XENON1T v italském podzemí.

Vezměte Boseho–Einsteinův kondenzát ze 100 tisíc atomů rubidia. Šoupněte ho do magnetické pasti ve vakuové komoře. Pak to všechno vyneste na vrchol výzkumné věže Fallturm Bremen a hoďte to dolů. Během volného pádu opakovaně vypínejte a zase zapínejte magnetickou past. Vaší odměnou bude rekordně nízká teplota 38 pikokelvinů.

Největší stellarátor světa Wendelstein 7-X dosáhl v roce 2018 teploty plazmatu 20 milionů °C, čili vyšší teploty než v nitru Slunce. Podle nových analýz by ale měl bez problémů zvládnout ještě mnohem vyšší teplotu plazmatu. Další kolo experimentů by měl spustit příští rok. Určitě to bude stát za to.

Zní to nevinně. Australský detektor gravitačních vln Bulk Acoustic Wave detekoval dvě události, jaké jsme ještě nikdy neviděli. Mohlo by jít o gravitační vlny na frekvencích kolem 5 MHz. Ve hře jsou kromě obyčejných poruch a nedopatření i fascinující věci, jako primordiální černé díry nebo temná hmota. Gravitační astronomie nabírá na obrátkách.