Mezinárodní tým fyziků dosáhl pozoruhodného úspěchu, když pozoroval hned několik kvazičástic chirálních gravitonů ve zlomkových kvantových Hallových systémech, včetně nízkoenergetického a poprvé také vysokoenergetického chirálního gravitonu.

Dvojice fyziků Imperial College London popsali gravitaci pomocí termodynamického Ottova cyklu, a nakonec dospěli k tomu, že Einsteinovu relativitu lze také chápat jako důsledek termodynamických procesů. Pokud by se tento přístup prosadil, mohl by zatočit s problematickou kosmologickou konstantou.

Už to bylo nějakou dobu na spadnutí a teď se to konečně podařilo. Vědci čínského a rakouského týmu nezávisle na sobě postavili a otestovali jaderné hodiny, které využívají jádra atomů thoria-229 v krystalech fluoridu vápenatého. Radost fyziků je veliká, možnosti uplatnění v základním výzkumu i aplikacích lákavé.

Podle některých představ nemá vesmír na základní úrovni žádný čas a existuje jako neměnný kvantový stav. Fyzik Giovanni Barontini prokázal, že čas se vynořuje ze změn, které se ve kvantovém systému odehrávají. Takový „entropický“ čas plyne pouze jedním směrem, vytváří zřetelnou „šipku času“ a může zrychlovat či zpomalovat podle chování systému.

Osudový dilematem, kterému čelí lidé v nově navštíveném městě, je otázka, kam zajít na jídlo. Na vlastní kůži, i když v poněkud jiné podobě to zažil i Richard Feynman. Vědci našli řešení geniálního fyzika na ubrouscích z restaurace a otestovali ho v online experimentu s 2 520 účastníky.

Kvantové systémy stále souží chyby, kterých je obtížné se zbavit. Na kvantový systém se totiž nemůžete ani podívat, aniž by se vám rozsypal pod rukama. Australští kvantoví koumesové dokázali najít Schrödingerovu kočku ve správné krabici, aniž by ji vystrašili a kočka jim tím pádem neutekla. Nesmíte vynechat jejich video. Dělají je skvěle!

Koncem června by mělo být ukončeno třetí období experimentování s pomocí urychlovače LHC. Využijme tuto příležitosti k rozboru nejnovějších objevů založených na datech z tohoto zařízení. Plánování nového největšího urychlovače, který by byl následníkem LHC, se blíží k zásadnímu rozhodnutí. A začínám být optimistou v možnosti jeho výstavby v laboratoři CERN.

Co může být elementárnějšího než foton, částice elektromagnetického záření s nulovou hmotností? Jenomže v říši kvant se nehraje podle nudných pravidel. Teoretičtí fyzici kuchli foton v důmyslném myšlenkovém experimentu a nestačili se divit. Bylo to jako kouzlo, a to teprve začali.

Elektrony v elektronice už melou z posledního. Kvazičástice exciton-polaritony spojují výhodné vlastnosti záření a hmoty, což je předurčuje pro fotonické čipy. S nimi by bylo možné snížit ohromnou spotřebu rozsáhlých AI systémů a pokročit ke kvantovým počítačům, které by byly integrované na čipech.

Jednou z mnoha interpretací kvantové mechaniky je spontánní kvantový kolaps. Podle těchto teorií je kvantový kolaps reálným fyzikálním procesem, při němž by jako „vedlejší produkt“ měla vznikat špetka slabého rentgenového záření. Fyzici na to nasadili podzemní detektor XENONnT, který jinak pod masivem Gran Sasso loví temnou hmotu. Jak to dopadlo?

V současné době, kdy je ideální doba pro produkci z fotovoltaických elektráren, se setkáváme s extrémně nízkými cenami na spotových trzích s elektřinou. Tyto ceny dosahují i extrémních záporných hodnot. Podívejme se na to, k čemu to povede.

Už před více než 30 lety vědci zjistili, že když prolétají fotony oblakem atomů rubidia, mohou tam strávit zápornou dobu. Až doposud to ale bylo považováno za folklór související s měřením. Fyzikům se teď ale povedlo v důmyslném experimentu, který obešel nezměřitelnost kvantového systému, změřit, že dotyčné fotony zřejmě skutečně pobývají v oblaku atomů zápornou dobu.

Nová technologie fyziků z McGill University generuje fonony při extrémně nízkých teplotách. Další krokem by mohly být fononové lasery, které budou vytvářet „zvukové paprsky“. Mohly by z toho být nové komunikační systémy, citlivé senzory nebo třeba pokročilé biomedicínské aplikace.

Čas plyne. Nejprve to zkomplikovala relativita, podle které má vlastně každý svůj čas, který se může lišit od ostatních. Podle kvantové mechaniky by v některých situacích čas mohl tikat současně různými rychlostmi, přičemž by tyto různé módy času byly ve kvantové superpozici. Podle nové studie by to mohly prokázat ultrapřesné atomové optické iontové hodiny.

Kvarky jsou elementární částice, ze kterých se skládají protony a neutrony. Podle standardních představ by se kvarky již neměly skládat z ještě menších částic, ale fyzici rádi zkoušejí štěstí. Tým detektoru CMS zkusil, jestli by data ze srážek na LHC neodhalila, jestli mají kvarky něco uvnitř.

Vypaří se černé díry Hawkingovým zářením anebo ne? Podle extravagantní teorie se 7rozměrným prostorem zůstane po vypaření stabilní „pecka“ o hmotnosti 10miliardkrát menší než hmotnost elektronu. Díky rafinovaným rozměrům by ale taková pecka měla pojmout nepředstavitelné množství qubitů informace. Což je dost na řešení informačního paradoxu.

Kvantové kejkle se obvykle dělají s nehmotnými fotony. Tým Australian National University to udělal s atomy metastabilního helia-4. Vytvořil z nich Bose-Einsteinovy kondenzáty, v nichž vznikaly kvantově provázané páry těchto atomů s opačným momentem hybnosti. Výzkum otevírá dveře kvantovým experimentům s atomy.

V laboratoři CERN se podařilo poprvé přepravit antiprotony ve speciální mobilní pasti, která se umístí na nákladní auto a dovoluje převoz těchto částic do jiných laboratoří, jež umožňují extrémně přesné měření vlastností antiprotonů i antihmoty.

Gravitační astronomie je stále velmi mladá. Gravitační astronomové mají k dispozici zatím jenom masivní pozemní observatoře. Teoretičtí fyzici navrhují, že bychom mohli gravitační vlny detekovat a studovat, pokud ovlivňují spontánní emise záření u atomů. Jednou by z toho mohly vzejít kompaktní detektory gravitačních vln.

Nedávno byla publikována studie organizace ČEPS o dopadech vypnutí elektráren skupiny Sev.en. Závěry, které byly široce prezentovány v tisku, se týkaly elektráren Chvaletice, Počerady a Kladno. Z nich je podle zprávy možné odstavit bez kritických dopadů Počerady a Kladno; ve Chvaleticích je třeba ponechat dva bloky pro zajištění systémové přiměřenosti. Podívejme se na to, co zpráva ČEPS sděluje.

Výkonné magnety jsou obvykle masivní nebo přinejmenším velké. Tým švýcarského ETH Zürich magnet, který generuje magnetické pole s indukcí 42 tesla a přitom se klidně vejde do dlaně. Klíčovou roli v této technologii hraje páska ze supravodivého materiálu REBCO. Takové magnety půjdou na dračku.

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.