fyzika

Vědci z ETH Curych a australských institucí zkoumali vodu uzavřenou v mimořádně tenké vrstvě mezi lipidovými molekulami, která jí zabránila vytvářet ledové krystaly. Díky tomu mohli pozorovat přechod vody do neuspořádaného sklovitého pevného stavu, jenž bývá při běžném mrznutí skrytý. Změny pohybu molekul zaznamenali v rozmezí zhruba od minus 63 do minus 20 °C, samotný strukturální přechod do skla pak mezi minus 74 a minus 64 °C. Měření pomocí rentgenového a neutronového rozptylu doplnily počítačové modely. Zjištění mohou být významná pro kryokonzervaci biologických materiálů, zmrazování potravin i výzkum vody v nanometrových prostorech.

Mezinárodní tým zkoumal v materiálu erbium tritellurid dvě současně existující vlny hustoty náboje, tedy uspořádané vzory elektronů. Krátkým intenzivním laserovým pulzem jejich uspořádání narušil a druhým sledoval jeho obnovu. Dominantní elektronová fáze se vracela postupně a rovnoměrně, zatímco druhá vznikala nejprve v oddělených oblastech a následně se šířila materiálem podobně jako krystalky ledu při mrznutí vody. Výsledek naznačuje, že obě fáze se vytvářejí odlišnými mechanismy. Metoda by mohla pomoci objasnit soužití magnetismu, supravodivosti a dalších fází ve složitějších kvantových materiálech.

Výzkumníci zjistili, že ultratenké vrstvy diselenidu niobu a pravděpodobně i disulfidu tantalu nevykazují pouze jeden supravodivý pás, jak se dosud zdálo. Citlivá tunelová spektroskopie a porovnání s matematickými modely ukázaly, že data lépe odpovídají supravodivosti ve dvou pásech. Silný rozptyl elektronů mezi pásy během života Cooperových párů přitom obě energetické mezery zprůměruje, takže měření zachytí zdánlivě jen jednu. Výsledek může pomoci lépe řídit vlastnosti supravodičů pro energetiku, elektroniku i kvantové technologie. Autoři chtějí dále zkoumat silnější vzorky diselenidu niobu, kde by se mohly uplatnit až tři pásy.

Podzemní experiment LUX-ZEPLIN zachytil v červnu 2023 dvojici záblesků, která odpovídá možnému střetu částice temné hmoty s jádrem xenonu. Signál se zatím obtížně vysvětluje známými zdroji pozadí, jako jsou neutrony, neutrina či gama záření, a nejlépe jej popisuje hypotetická slabě interagující masivní částice WIMP o hmotnosti přes 200 GeV. Vědci však objev nevyhlašují, protože jde pouze o jediný případ a statistická významnost dosahuje 2,6 sigma. K potvrzení by byla potřeba hranice 5 sigma a více podobných detekcí. Studie dosud neprošla recenzním řízením, byla ale zaslána do časopisu Physical Review Letters.

Mezinárodní spolupráce Double Chooz poprvé přímo zachytila zbytkové elektronové antineutrino vyzařované po odstavení jaderných reaktorů ve francouzském Chooz. Částice vznikají ve vyhořelém palivu v reaktorových jádrech i v palivu uloženém v chladicích bazénech. Během 17,2 dne, kdy byly oba reaktory vypnuté, detektory zaznamenaly 106 ± 18 událostí, zatímco model předpovídal 88 ± 7. Signál představuje méně než jedno procento toku antineutrin při běžném provozu reaktoru. Metoda by v budoucnu mohla nabídnout nenápadný způsob kontroly jaderných zařízení, její současná přesnost však neumožňuje spolehlivě odhalit malé změny v množství vyhořelého paliva.

Tým z Kalifornské univerzity v Los Angeles poprvé zaznamenal jev zvaný fokusování fononů při pokojové teplotě. V krystalu arsenidu boritého se vibrace přenášející teplo nešířily rovnoměrně, ale vytvářely směrované paprskovité vzorce. Vědci použili nanoskopickou zlatou sondu, která materiál zahřívala a současně mapovala šíření tepla s vysokým rozlišením. Fonony při teplotě kolem 300 kelvinů urazily až 250 nanometrů. Objev by mohl v budoucnu umožnit přesnější řízení tepla v pokročilé elektronice a kvantových počítačích.

Fyzici z kolaborace CMS v urychlovači LHC našli nepřímé důkazy, že jádro izotopu neon-20 není kulové, ale připomíná tvar kuželky. Porovnali výsledky srážek jader kyslíku-16 a neonu-20 a sledovali směrové rozložení vznikajících částic. Rozdíly v eliptickém proudění odpovídají tomu, že původní jádra mají odlišnou vnitřní geometrii. Naměřené změny trojúhelníkového proudění však zatím zcela neodpovídají modelovým předpovědím, takže bude potřeba další výzkum. Výsledek ukazuje, že srážky lehkých iontů mohou pomoci zkoumat prostorové uspořádání protonů a neutronů v atomových jádrech.

Výzkumníci pomocí laserových rázových vln a rentgenového měření sledovali chování drobných diamantů při tlacích až 1,8 terapaskalu a teplotách převyšujících povrch Slunce. Zjistili, že diamant taje při tlaku jednoho terapaskalu zhruba při 7 300 kelvinech, tedy o více než tisíc stupňů níže, než uváděla starší měření. Krystal si až do roztavení zachovává běžnou kubickou strukturu a nevytváří předpokládanou fázi uhlíku BC8. Za těchto podmínek je pevný diamant méně hustý než kapalný uhlík, takže by v tavenině mohl plavat podobně jako led ve vodě. Poznatky mohou zpřesnit modely nitra Uranu a Neptunu i návrhy terčíků pro inerciální termojadernou fúzi.

Analýza srážek částic v urychlovači RHIC přinesla silné nepřímé důkazy proti tradiční představě, že baryonové číslo nesou pouze tři valenční kvarky protonů a neutronů. Data spíše podporují teorii baryonového uzlu, struktury ve tvaru písmene Y tvořené gluonovými poli, která kvarky spojuje. V kolizích se baryonové číslo přesouvalo dále než elektrický náboj, což odpovídá elektricky neutrálnímu baryonovému uzlu. Výsledky mohou přispět k objasnění stability hmoty i převahy hmoty nad antihmotou ve vesmíru. Autoři zdůrazňují, že k přímému potvrzení mechanismu budou nutná další měření.

Vědci popsali efekt, při němž interference přímé a odražené vlny posune vrchol přijaté energie dříve, než by dorazil samotný přímý signál. V simulaci zvuku pod vodou tak energetický vrchol vykazoval zdánlivou rychlost až téměř dvojnásobnou oproti rychlosti zvuku. Podobný jev by teoreticky mohl nastat i u elektromagnetických vln ve vakuu. Neznamená to však porušení relativity: nová informace se podle modelu nemůže k příjemci dostat rychleji než světlo. Autoři chtějí efekt ověřit experimentálně se zvukem nebo světlem.