fyzika

Vědec Giovanni Barontini z univerzity v Birminghamu vytvořil kontrolovaný experiment s tzv. mini-vesmírem, tedy systémem tvořeným 24 000 rubidiovými atomy. Atomy byly ochlazeny na téměř absolutní nulu a chovaly se jako jeden celek známý jako Boseho-Einsteinův kondenzát. Tento systém umožnil definovat 'čas' jako změny v systému namísto tradičního tiku hodin. Mini-vesmír byl rozdělen na dva sektory, kde atomy střídaly pozice, což vytvořilo vnímání času prostřednictvím entropie. Výzkum nabízí nový pohled na povahu času v kvantové gravitaci.

Vědci dosáhli průlomu v chronometrii využitím thorium-229 k vytvoření hodin založených na energii atomových jader. Tento úspěch se podařil dvěma nezávislým týmům vědců z Evropy a Číny. Evropský tým vyvinul samostatně pracující jaderné hodiny, které testoval proti existujícím atomovým hodinám, zatímco čínský tým zaměřil experiment na konzistenci frekvence v různých krystalech. I když nové zařízení ještě nepřekonává nejlepší atomové hodiny, ukazuje, že jaderné hodiny mohou být nejen teoretickým konceptem, ale reálnou technologií. Jaderné hodiny nabízejí výrazně vyšší stabilitu a mohou být využity k výzkumu temné hmoty a základních fyzikálních konstant.

Čínský podzemní detektor Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) zveřejnil první výsledky výzkumu zaměřeného na tajemné neutrinové částice. Tyto miniaturní částice vznikly během Velkého třesku a jsou těžko zachytitelné kvůli své téměř nulové hmotnosti. Detektor, umístěný 700 metrů pod zemí a vážící 20 kilotun, je určen ke studiu antineutrin z jaderných elektráren. Po prvních dvou měsících sběru dat dosáhl nejpřesnějších měření, jak neutrina přecházejí mezi různými druhy. Vědci doufají, že detektor pomůže objasnit hmotnost různých druhů neutrin. Výsledky ukazují na potenciál detektoru zkoumat rozdíly mezi neutrinovými druhy a jejich hmotností.

Vědci z ETH Zurich dosáhli poprvé dokonalé náhodnosti, využívajíce kvantového jevu zvaného provázání. Tato náhodnost je kritická pro moderní bezpečnostní systémy, protože umožňuje generovat hesla a šifrovací klíče, které nelze předpovědět. Tým prokázal, že dokáže proměnit i lehce nedokonalou náhodnost v dokonale nepředvídatelnou pomocí experimentu zvaného Bellův test. Výzkum, publikovaný v Nature, představuje významný krok vpřed, protože náhodnost je nezávislá na hardwaru a certifikovaná kvantovým chováním. Dosažení této úrovně náhodnosti představuje potenciální základ pro nové standardy v oblasti bezpečnosti.

Vědci z Flatiron Institute v USA pomocí klasického počítače vyřešili složitý problém simulace spinových skel, což se dosud považovalo za možné jen kvantovým počítačem. Klíčovou inovací byla nová kompresní algoritmy, které efektivněji zpracovávají komplexní matematické výpočty. Výsledky simulace se vyrovnaly a někdy i předčily výkony kvantových počítačů. Studie ukazuje, jak mohou klasické počítače podporovat a kontrolovat výkon kvantových systémů. Objev by mohl nasměrovat další výzkum kvantových technologií a jejich aplikací.

V blízkosti vzniku černých děr může časoprostor vytvořit zvláštní krystalické vzory, které připomínají časové krystaly. Tyto struktury se mohou při malém energetickém podnětu zhroutit do mikroskopických černých děr. Fyzici z Vídně a Frankfurtu matematicky popsali tento jev pomocí rozšíření konceptu dimenzí vesmíru. Jejich nové rovnice odhalují, že podobné krystalické stavy mohou být zásadním prvkem gravitace. Tento přístup umožňuje lepší pochopení gravitačních procesů v extrémních podmínkách.

V roce 2019 mohlo dojít k náhodné detekci temné hmoty v datech o gravitačních vlnách. Fyzici zjistili, že jedna z detekovaných událostí odpovídá kolizi černých děr obklopených mrakem temné hmoty. Přestože výsledek je slibný, zatím není dostatečně statisticky významný pro potvrzení. Metoda by mohla otevřít nové možnosti zkoumání gravitačních vln a temné hmoty, přestože další nezávislé ověření je nezbytné.

Nedávné experimenty s fotony procházejícími mrakem rubidiových atomů naznačují existenci negativního času. Fotony se zdají přijít dříve, než vstoupí do atomového mraku, což naznačuje negativní dobu pobytu. Tento jev byl pozorován už v minulosti, ale fyzici ho často považovali za nepodstatný. Nový výzkum však ukazuje, že tento efekt může mít měřitelné důsledky na procházející částice. I když negativní čas neznamená možnost cestování časem, otevírá nové možnosti v kvantovém výzkumu.

Výzkum odhalil nový stav hmoty, který by mohl existovat v nitrech ledových obrů, jako jsou Uran a Neptun. Studie popisuje 'kvazi-1D superionickou' fázi, kde atomy uhlíku tvoří helikální mřížku a atomy vodíku se v ní volně pohybují. Tato unikátní struktura vede k anisotropnímu chování, což má vliv na vedení tepla a elektřiny. Výzkum může objasnit záhady kolem zvláštních magnetických polí těchto planet a přináší nové poznatky o komplexních procesech v tělesech naší sluneční soustavy.

Fyzici z Číny simulovali jev zvaný falešný rozpad vakua v laboratorních podmínkách. Tento jev by mohl teoreticky vést k destrukci vesmíru, pokud by část prostoru přešla do stabilnějšího energetického stavu. Experiment využíval Rydbergovy atomy k vytvoření podmínek, kde by tento jev mohl být pozorován. Přestože experiment nepotvrdil přímo hrozbu rozpadu vakua, poskytuje nový způsob, jak studovat vztahy mezi kvantovou teorií a relativitou. Studie publikovaná v Physical Review Letters může pomoci lépe pochopit, jak vesmír funguje na základní úrovni.