Uplynulo už čtyřicet let od havárie čtvrtého bloku Černobylské jaderné elektrárny. Na přelomu desetiletí došlo k zásadnímu průlomu v likvidaci následků havárie a revitalizace zasažených území. Další pokrok však byl narušen epidemií COVID-19 a invazí Ruska na Ukrajinu. Podívejme se na současný stav vyřazování elektrárny a revitalizace zasažených území. Velmi důležité je sledovat i vývoj ukrajinské jaderné energetiky v podmínkách války.

Americká společnost Thea Energy, spin-out Princeton Plasma Physics Laboratory, navrhla nový koncept stelarátoru, který odstraňuje konstrukční složitost stelarátorů a zásadně zjednodušuje výrobu jeho magnetických cívek. Umožňuje také dynamické řízení konfigurace magnetického pole stelarátoru v reálném čase.

Loňský rok byl vyhlášen rokem kvantové fyziky. Tato teorie spolu se speciální teorií relativity umožnila popsat nejen mikrosvět, ale také studovat vlastnosti a vývoj vesmírných objektů i v extrémních vzdálenostech. Bez ní by se nedal vybudovat realistický kosmologický model. Podívejme se na některé oblasti uplatnění kvantové fyziky při našem poznávání vesmíru.

Jaderná fúze se stává strategickou energetickou technologií s dopady na energetickou bezpečnost, klimatickou politiku a průmyslovou konkurenceschopnost vyspělých zemí. Spuštění prvních fúzních elektráren je novou globální politickou prioritou.

Americká společnost CFS jako první na světě vyřešila výrobní problémy magnetických cívek z vysokoteplotních supravodičů a zahájila kompletaci pokročilého tokamaku SPARC.

Vídeňští kvantoví inženýři vzali nanočástice z atomů sodíků o velikosti asi 8 nanometrů a udělali z nich pořádně velké Schrödingerovy kočky, tedy optikou kvantové mechaniky. Je roztomilé si představit, jak se takové nanopecky alkalického kovu pohybují jako vlnky na předivu časoprostoru.

Kvantoví fyzici zkoumají nekonvenční řešení problému kvantového měření, která představují modely kvantového kolapsu. Tyto modely počítají s tím, že vlnová funkce kolabuje sama od sebe. Podle nového výzkumu také vedou ke kvantovému cukání času, které sice nezměříme ani dnešními nejpřesnějšími hodinami, ale je reálné.

Kvantová gravitace je stále spíše teoretická a graviton zatím nikdo nikdy neviděl. Igor Pikovski a Jack Harris to chtějí změnit. Staví první detektor gravitonů, jehož technologie spojuje detekci gravitačních vln s kvantovým inženýrstvím supratekutého helia. Jak se zdá, hon na graviton začíná!

Čerenkovovo záření jsou vlastně elektromagnetické rázové vlny vyvolávané částicemi, které se pohybují v určitém prostředí rychleji, než fázovou rychlostí světla pro toto konkrétní prostředí (podstatně nižší než absolutní rychlost světla). Podle nové teorie by ve vakuu mohly vznikat podobné projevy přízračných nestabilit (ghost instability) se zápornou energií.

Jak nacpat inteligenci do dronu nebo robota, aniž by to zruinovalo jeho baterie? Jako pozoruhodné řešení se rýsuje WISE (WIreless Smart Edge), technologie, která využívá výpočty přímo ve fyzice rádiových vln (in-physics analog computing). Využívá existující infrastrukturu a spotřebuje pro provoz AI dramaticky méně energie.

Před pár dny skončil pátou řadou seriál Stranger Things. Jako každý správný seriál na pomezí sci-fi a fantasy míchá s dějem ve fiktivním městečku Hawkins reálné vědecké teorie, z nichž ta stěžejní rozhodně stojí za zmínku. Kdo jste neviděl a nevíte nic, pozor, text obsahuje spoilery.

Financování výzkumu jaderné fúze ze soukromých zdrojů ke konci roku překročilo 9 miliard USD. Řada firem díky tomu získala i více než 100 milionů USD.

V letošním roce nastala řada klíčových průlomů. V Číně se dokončuje první klasický malý modulární reaktor ACP100 a testovací reaktor s kapalným palivem poprvé realizoval thorium uranový cyklus. V Kanadě se začal budovat první západní malý modulární reaktor BWRX300. Tempo rozvoje jaderné energetiky se zrychluje po celém světě. V Evropě je to zatím dominantně v oblasti přípravných prací, ale v Asii se jaderné bloky intenzivně budují. Roční výroba elektřiny z jádra v roce 2024 překonala stávající rekordní úroveň z roku 2006.

Máte pocit, že realita kolem vás nedává smysl? Že se klíče objevily na místě, kam jste se dívali už třikrát? Nejde o stařeckou demenci ani následky včerejšího večírku.

Podle fyziků souvisí hmotnost částic s Higgsovým polem. Je ale možné, že to není celý příběh. Richard Pinčák a jeho kolegové navrhují, že by s hmotností elementárních částic mohla souviset geometrie 7-rozměrného G2 manifoldu. Dokonce by se mohla projevovat jako pole a generovat částice, kterým říkají torstony.

Kromě nejlehčích prvků byly všechny ostatní prvky vyprodukovány ve hvězdách, ty nejtěžší v jejich konečných stádiích. V současné době probíhá dramatický pokrok v pochopení reakcí, které k různým prvkům vedou. Podívejme se na některé novinky v této oblasti z poslední doby.

Fotoničtí kouzelníci z Barcelony vylepšili své attosekundové mašiny a udělali nejkratší měkké rentgenové pulzy v historii. Pulzy o délce 19,2 attosekund dovedou zachytit chování elektronů v doposud nevídaném detailu jako nejrychlejší kamera na světě. Očekávejte průlomy napříč rozmanitými vědními obory.

Když Teorii Velkého třesku sleduje vědec, pohybuje se na další rovině reality, kterou běžný divák příliš nevnímá. Fyzici nedávno narazili na vědecký Easter egg, který se objevuje na tabulích Sheldona s Leonardem v 5. řadě. Jde o problém s produkcí axionů ve fúzních reaktorech. Fiktivní fyzici si na tomto problému vylámali zuby, reální vědci to teď rozlouskli.

Teoretický fyzik Ralf Schützhold navrhl monumentální experiment, v němž by bylo možné manipulovat gravitační vlny pomocí interakce se světelnými vlnami. Nebylo by to snadné, zvládnout se to ale nejspíš dá. Odměnou by bylo velké plus ve prospěch existence gravitonů, jak si je dnes představujeme – a v případě neúspěchu vyvrácení dnešního modelu gravitonů.

Podzemní detektor SNO+v dole v kanadském Sudbury zachytil v letech 2022 a 2023 několik událostí, při nichž se neutrino z jádra Slunce srazilo s jádrem uhlíku-13 a tím ho proměnilo na dusík-13, který se za chvíli rozpadl. Taková událost vyvolá 2 po sobě následující záblesky, což usnadňuje její detekci.

Dne 8. prosince skončil provoz LHC v tomto roce a v polovině roku 2026 by měla být dokončena třetí perioda experimentování RUN 3 tohoto urychlovače. Kromě dokončování analýzy dat z periody RUN 2 se objevují i studie z periody RUN 3. Je tak zajímavé se podívat na některé nové výsledky z tohoto roku.

Co když nejsou jen čtyři základní fyzikální síly? Fyzici už nějakou dobu laškují s tím, že jich je pět, přičemž by tu pátou mohly zprostředkovávat skalární částice, tj. částice bez spinu a vnitřní struktury. Modelování chladnoucích neutronových hvězd a jejich srovnání s pozorováním skutečných neutronových hvězd pátou sílu nepřineslo, ale zúžilo prostor.

Při průchodu elektřiny drátem nebo třeba vody trubkou dochází k tomu, že prostředí tento pohyb brzdí. Kvantový svět má ale svoje pravidla. „Kvantový drát“ z tisíců lineárně uspořádaných atomů rubidia, polapených v magnetických polích a laserech funguje jako perfektní vodič.

Hraví fyzici našli (téměř) univerzální vztah, který platí pro náhodné rozbíjení křehkých objektů, ať už z pevných látek nebo kapalin. Nový zákon sedí na veliké množství dat o rozbíjení, s výjimkou příliš měkkých objektů a situací, kdy rozbití je spíše pravidelné než náhodné.

Indičtí kvantoví čarodějové zkusili prolomit limit prolomení limitu kvantové podivnosti se strojem na nukleární magnetickou rezonanci a qubitem z jádra atomu uhlíku uvnitř molekuly. Ačkoliv to zní nepravděpodobně, dokázali to, když uvedli qubit do stavu superpozice různých typů magnetické rotace. Výsledkem je ještě podivnější a překvapivě praktická podivnost.

Britští Tokamak Energy úspěšně testují „vysokoteplotní“ supravodivé magnety. Jde sice o teploty jen asi 30 stupňů nad absolutní nulou, ale i to hraje velkou roli. Nové magnety dosahují magnetické indukce 11,8 tesla a mají našlápnuto k využití ve fúzní energetice, datacentrech, elektromotorech nebo třeba při magnetické levitaci.

Čína se dostává do čela výzkumu v oblasti pokročilých jaderných technologií. Dalším významným krokem je zahájení testů thoriového cyklu v prototypovém reaktoru s kapalným palivem v podobě tekutých solí TMSR-LF1.

Výzkumný tým Princeton University vylepšil supravodivý transmonový qubit tak, že vydrží přes 1 milisekundu, několikanásobně déle než současné qubity. Klíčem pro vytvoření milisekundového qubitu jsou tantalové struktury na podkladu z křemíku, na rozdíl od doposud používaného safíru. Je to významný pokrok v kvantových technologiích.

Německo je jedním z lídrů světového fúzního výzkumu. Německá spolková vláda nyní schválila akční plán Deutschland auf dem Weg zum Fusionskraftwerk (Německo na cestě k fúzní elektrárně) a plánuje postavit první fúzní elektrárnu na světě.

Britští fyzici postavili motor, který se zřejmě nepodobá ničemu, co jste zažili na vlastní kůži. Tvoří ho nepatrný kousek křemene v elektrické Paulově pasti. Vědci ho nažhavili na teploty vyšší než ve středu Slunce a pak pozorovali, jak bohapustě porušuje termodynamické zákony. Fyzikální hříčka by mohla najít i praktické uplatnění, jako analogový počítač pro simulaci skládání proteinů.

Mohla by být částice temné hmoty elektricky nabitá? V souvislosti se supergravitací jsou ve hře supertěžká elektricky nabitá gravitina. Pokud existují, měla by být velmi vzácná. Přesto by je ale mohly přesvědčivě detekovat nové podzemní observatoře, jako třeba nedávno spuštěná neutrinová observatoř JUNO v Číně.

LIGO a Virgo v květnu 2019 detekovaly velmi zvláštní gravitační událost GW190521, při které se zřejmě srazily černé díry o hmotnosti 85 a 66 Sluncí. Průběh srážky se ale liší od naprosté většiny ostatních. Ve hře je celá řada pozoruhodných hypotéz, včetně toho, že jde o ozvěnu srážky z jiného vesmíru, která prošla červí dírou.

Tvoří temnou hmotu primordiální černé díry? Pokud ano, vybuchují kolem nás? Pokud ano, máme už v ruce důkaz? Kupodivu možná máme. Nejextrémnější neutrino všech dob KM3-230213A z letošního února mohlo přiletět z takové exploze. Ve hře jsou ale i jiná exotická vysvětlení. Bude to chtít ještě hodně detekcí částic, aby bylo jasněji.

Co se stane s kvantovými objekty a jevy, když je extrémně stlačíte? Jednoduchá otázka zůstávala dlouho nezodpovězená, protože vyrobit kvantové senzory, které by takové věci vydržely, a přitom kvalitně měřily, není úplně snadné. Řešení nabízejí 2D kvantové senzory z nitridu boru, umístěné mezi diamantovými kovadlinami.

Neutrina jsou jako přízraky mezi částicemi. Procházejí běžnou hmotou skoro jako by neexistovala. Co je vzít a udělat z nich „laser“? Na první pohled šílený nápad by mohl jít uskutečnit. Potřebujete udělat Bose-Einsteinův kondenzát z vhodných radioaktivních izotopů a lavina koherentních neutrin se spustí sama od sebe.

V časových krystalech se kromě prostorové struktury mnohokrát opakuje také čas. Nový typ časových krystalů je založený na tekutých krystalech a na rozdíl od svých předchůdců se projevuje tak, že to lidé mohou přímo vidět. Buď v mikroskopu anebo i na vlastní oči, pokud jsou časové krystaly osvícené světlem.

Mezinárodní výzkumný tým zjistil, že led je flexoelektrický. Jinak řečeno, zmrzlá voda generuje elektřinu, když na ní působí nerovnoměrný mechanický stres. Významný objev by mohl vést k zajímavým aplikacím i k vysvětlení původu elektřiny v bouřkových mracích, z nichž šlehají blesky.

Společnost CFS, spin-out MIT, zažádala o stavební povolení na výstavbu komerční fúzní elektrárny v americké Virginii. CFS plánuje elektrárnu zprovoznit do roku 2035. Na financování společnosti se podílí Bill Gates a Google.

Axiony, které patří k předním kandidátům na temnou hmotu, jsou stejně lehké jako kluzké a stále úspěšně vzdorují objevení. Mezinárodní tým fyziků po nich pátral pomocí urychlovačů velikosti kup galaxií, v nichž záření aktivních galaktických center urychlují nezměrná mezigalaktická magnetická pole. Objev axionů z toho nebyl, ale mají teď na kontě řekněme bod k dobru.

Americký vojenský bezpilotní raketoplán se chystá na osmou misi OTV-8. Kromě jiných experimentů poveze na orbitu i převratný kvantový navigační systém založený na atomové interferometrii. Pokud uspěje, mohl by se stát základem nové generace velmi přesných navigačních zařízení, prakticky nezávislých na satelitní navigaci.

Fyzici na ETH Zürich postavili optickou soustavu s lasery, ve které dokázali levitovat s objektem ze tří nanokuliček, který připomíná nanozmrzlinu. Tento objekt se stal největším, u jakého jsme zatím detekovali kvantové fluktuace nulového bodu. Tohle všechno dokázali za pokojové teploty.

V roce 1927 se Albert Einstein dohadoval s Nielsem Bohrem o dvojštěrbinovém experimentu: Odmítal pravděpodobnostní povahu kvantové mechaniky, zatímco Bohr mu oponoval principem neurčitosti. Nejnovější dvojštěrbinový experiment šel až na úroveň jednotlivých atomů a fotonů a dopadl jako ty předchozí. Vítězem je Bohr.

Zdálo by se, že se laserová fúze blíží k energetickému využití. Avšak některé technické překážky jsou natolik zásadní, že jsou v blízké budoucnosti jen obtížně překonatelné.

Pokud se temná hmota skládá z ohromující spousty zcela nepatrných částic ultralehké temné hmoty, mohla by se chovat jako kvantová kapalina. Podle simulací by při v rotující „kapalinové“ temné hmotě vznikala mikroskopická tornáda, uspořádaná do pravidelného vzoru podobného krystalické mřížce.

Geofyzik s českými kořeny Gunther Kletetschka přetavil starší matematické představy o 3D času do podoby testovatelné teorie. Pokud má pravdu, žijeme ve světě šesti dimenzí, jehož strukturu primárně vytvářejí tři dimenze času. Byla by to zajímavá změna oproti klasickému časoprostoru.

Ultralehké temné fotony by byly slibnými kandidáty na temnou hmotu, pokud by je v modelech neshazovala tendence shlukovat se do exotických kosmických strun. Řešením by mohlo být odsunutí tvorby temných fotonů do pozdějšího období historie vesmíru, kdy už kosmické struny nejsou nevyhnutelné.

Laserové zařízení NIF dosáhlo při výzkumu jaderné fúze nového úspěchu. Při energii 2,08 MJ vložené do terče uvolnilo 8,6 MJ fúzní energie. Vložená energie byla jadernou fúzí zesílena 4,13krát.

Primordiální černé díry jsou v poslední době jako na šílené fyzikální horské dráze. Nejprve byly velmi slibné jako možné vysvětlení temné hmoty, pak to zkazilo Hawkingovo záření s gravitačními čočkami a zcela nedávno jim podala pomocnou ruku zátěž kvantové paměti. Úlevu by přinesla případná detekce gravitačních vln vytvořených při vzniku těchto dávných černých děr na počátku vesmíru. Povede se to někdy?

Vesmír, jak ho známe – obrovský, plný galaxií a řídící se fyzikálními zákony – je výsledkem neuvěřitelně dramatických událostí ve svých nejranějších okamžicích. Jak vznikla jeho struktura? Proč je tak homogenní na velkých škálách, a přesto plný galaxií a hvězd? Teorie kosmické inflace nabízí elegantní odpovědi, popisující období překotné expanze zlomek sekundy po Velkém třesku.

Možná jste v poslední době zaslechli šum kolem německého startupu Cerabyte a jejich keramických úložišť, která slibují data uchovat na tisíce let. Svět se totiž topí v informacích a klasické disky či pásky na věčnou archivaci nestačí. Podíváme se zblízka na to, jak chtějí v Cerabyte vypálit naši digitální nesmrtelnost, jestli to není jen další technologická bublina a jak si stojí proti Microsoftu a dalším borcům v aréně datových úložišť. Připravte se na lasery, nanotechnologie a trochu toho lidského zamyšlení nad věčností.