fyzika

Vědci v Číně v laboratoři napodobili proces, který by mohl přispívat k ohřevu sluneční koróny na více než milion stupňů Celsia, přestože povrch Slunce má asi 5 500 stupňů. Laserovými impulzy vytvořili plazma na zvlněném plastovém terči, kde vznikaly prstovité struktury a protilehlá magnetická pole. Jejich opětovné propojení, známé jako magnetická rekonexe, uvolnilo energii a zvýšilo teplotu elektronů až zhruba na 820 tisíc stupňů, téměř dvojnásobek oproti pokusu s hladkým terčem. Výsledky podporují hypotézu, že množství drobných erupcí neboli nanovzplanutí může korónu průběžně zahřívat. Experiment však nenapodobuje všechny podmínky na Slunci, takže bude nutné ověřit, jak významný tento mechanismus ve skutečnosti je.

Tým z Northwestern University dokázal v kryogenní elektromagnetické pasti izolovat jediný pozitron, tedy antihmotný protějšek elektronu, po dobu několika měsíců. Částice vznikala při radioaktivním rozpadu sodíku, zpomalila se v krystalu wolframu a do Penningovy pasti vstoupila ve formě positronia. V zařízení ochlazeném na 300 milikelvinů ji elektrická a magnetická pole udržela mimo kontakt s běžnou hmotou, který by vedl k anihilaci. Vědci zároveň uměli řídit její kvantový pohyb mikrovlnami a sledovat změny energetických stavů i spinu. Metoda má umožnit mimořádně přesně změřit magnetický moment pozitronu a porovnat jej s elektronem, což představuje přísný test CPT symetrie a standardního modelu.

Mezinárodní tým fyziků pozoroval nový způsob vzniku časového krystalu v dvourozměrném metamateriálu vytištěném na 3D tiskárně. V soustavě 37 propojených prvků se původně chaotické rychlé vibrace postupně spojily do větších a pomalejších vln, až se celý materiál pohyboval v jednotném rytmu. Klíčové byly nevratné interakce mezi sousedními částmi, díky nimž se systém organizoval bez vnějšího periodického řízení. Výpočty a simulace naznačily, že výsledný synchronizovaný stav odolává náhodným poruchám. Podobný jev vědci sledovali i na elastickém prstenci s motory. Výzkum by mohl jednou pomoci řídit vibrace v akustice, měkké robotice či aktivních materiálech.

Výzkumníci našli na povrchu ditelluridu uranu přesvědčivé stopy takzvaných vln hustoty párů, tedy uspořádaných vzorců Cooperových párů elektronů. Tyto vzorce přetrvávaly i nad teplotou, při níž materiál ztrácí běžnou supravodivost, což dosud nebylo spolehlivě pozorováno. Materiál se stává supravodičem pod zhruba 2,1 kelvinu a patří mezi kandidáty na vzácné supravodiče se spinově trojitým párováním. Tým využil skenovací tunelový mikroskop s vektorovým magnetickým polem a měřil odezvu vzorků při změnách teploty i směru pole. Objev neznamená supravodivost při vyšších teplotách, může však objasnit vznik elektronových párů a přispět k vývoji praktičtějších vysokoteplotních supravodičů.

Výzkumníci navrhli hybridní architekturu kvantových počítačů, která spojuje běžné qubity s mikrovlnnými rezonátory uchovávajícími elektromagnetické pole. Rezonátory by mohly účinněji napodobovat bosony, tedy částice a kvazičástice důležité pro světlo, vibrace materiálů či supravodivost. Současné systémy potřebují pro podobné simulace mnoho qubitů, což zvyšuje chybovost a nároky na hardware. Hybridní přístup by podle modelů mohl snížit potřebné výpočetní zdroje až tisícinásobně a fungovat i s přesností bran blízkou dnešním zařízením. Metoda by mohla pomoci zkoumat například nové materiály, vysokoteplotní supravodiče, přenos energie v rostlinách nebo vazby léčiv na biologické cíle.

Vědci z Princetonské univerzity navrhli výpočtový postup, který by mohl usnadnit dosažení takzvaného zapálení fúzního plazmatu, kdy reakce sama udržuje potřebné teplo. Rozšířili Lawsonovo kritérium o vliv heliového popela, nečistot ze stěn reaktoru, synchrotronového záření a úniků tepla. Model ukazuje, že výhodnější může být nejprve plazma zahřát a teprve poté zvýšit jeho hustotu. Výsledky zároveň varují, že i malé množství wolframu v plazmatu může fúzní reakci narušit, přestože se tento kov plánuje používat ve stěnách reaktorů. Studie neobsahovala experimentální ověření, může však pomoci při návrhu budoucích fúzních zařízení a snížit náklady na jejich vývoj.

Tým z Národní univerzity v Singapuru vyvinul atomové hodiny založené na luteciu, které mají nejnižší dosud uváděnou nejistotu měření času. Odchylka je menší než jedna desetimilardamilardtina sekundy, což je zhruba čtyřnásobné zlepšení oproti předchozím rekordům. Zařízení by při nepřetržitém chodu ztratilo či získalo méně než sekundu za 300 miliard let. Lutecium je mimořádně odolné vůči vlivům teploty, magnetismu a pohybu, které mohou přesnost hodin narušovat. Dvoje nezávisle sestavené hodiny se při 200 hodinách porovnávání prakticky nelišily. Vědci chtějí systém zmenšit pro terénní využití, například při měření gravitačních změn nebo sledování magmatu pod zemí.

Vědci z Univerzity ve Warwicku a Evropského synchrotronového zařízení zjistili, že měďnatý supravodič LESCO nemá uvnitř jednotnou krystalovou stavbu, jak se dosud předpokládalo. Pomocí trojrozměrné rentgenové difrakce odhalili mozaiku dvou různých atomových uspořádání oddělených neobvykle širokými rozhraními. Tato rozhraní mohou narušovat pohyb a párování elektronů, a tím oslabovat supravodivost. Závěr může změnit výklad některých dřívějších měření i podobu teoretických modelů pro cuprátové supravodiče. Výzkumníci chtějí stejnou metodou prozkoumat další materiály, aby ověřili, zda je podobná vnitřní složitost rozšířená.

Fyzici představili vysvětlení známého pokusu, při němž se okurka propíchnutá vidličkami po připojení ke zdroji elektřiny rozsvítí. Elektrický proud zahřívá lák, vytváří plynové kapsy a při návratu slané vody k elektrodě vznikají drobné jiskry. Elektrolýza zároveň rozkládá vodu a uvolňuje vodík, který jiskry zapalují v malých explozích. Žlutooranžovou záři způsobují excitované atomy sodíku obsažené ve slaném nálevu. Zář se obvykle objeví jen na jedné straně, patrně tam, kde se nahromadí více slané vody; pokus je nebezpečný a neměl by se provádět doma.

Detektor Carpet v ruské observatoři Baksan zaznamenal foton o energii 300 TeV pocházející z mimořádně jasného gama záblesku GRB 221009A vzdáleného asi dvě miliardy světelných let. Tak energetické záření by se při cestě vesmírem mělo srážet s reliktním mikrovlnným zářením a přeměnit na jiné částice. Italští vědci proto navrhují model kombinující přeměnu fotonů na hypotetické částice podobné axionům a možné porušení Lorentzovy invariance při extrémních energiích. Tento mechanismus by mohl vesmír pro velmi energetické fotony učinit průhlednějším a vysvětlit i jejich pozdější přílet. Jde však zatím o teoretické vysvětlení založené na jediném pozorování, které musí ověřit další data.