fyzika

Fyzik Hongsheng Zhang představil na serveru arXiv matematický postup, který má v široké třídě hypotetických vesmírů vyloučit uzavřené časové smyčky. Důkaz vychází z rovnice popisující šíření světla a z tvrzení, že světelný směr nemůže být kolmý ke směru pohybu objektu v čase. Z toho plyne, že určitá veličina se podél každé možné cesty stále zvětšuje, takže se cesta nemůže vrátit do výchozí události. Výsledek doplňuje dosavadní kritéria založená na univerzálním čase, energetických podmínkách a topologii časoprostoru. Autor zároveň připouští možné výjimky spojené s výrazným „zkroucením“ či zvláštním uspořádáním časoprostoru. Studie zatím neprošla recenzním řízením.

Fyzici z Bělehradské univerzity pomocí zjednodušeného modelu kvantové gravitace simulovali, jak by z drobných čtyřrozměrných geometrických stavebních prvků mohl vznikat časoprostor. Ve většině z více než 20 miliard výpočtů se objevila struktura odpovídající třem prostorovým a jednomu časovému rozměru. Model zároveň někdy vytvořil vesmír bez času nebo variantu se dvěma prostorovými a dvěma časovými rozměry. Výsledek naznačuje, že známé rozdělení prostoru a času by mohlo být emergentní vlastností kvantové geometrie. Studie je zatím pouze preprintem na arXivu a neprošla recenzním řízením.

Fyzikové vytvořili experimentální obdobu Maxwellova démona, která využívá informace o skryté paměti okolního prostředí k účinnějšímu získávání práce. Laserem zachytili mikroskopickou skleněnou kuličku v kapalině s micelární sítí, jejíž nepozorované změny uchovávaly stopy předchozího pohybu částice. Dvě měření polohy ve vhodně zvoleném, zhruba sekundovém odstupu umožnila odhadnout vliv této sítě na další pohyb a lépe načasovat posuny laserové pasti. Za určitých podmínek systém získal až třikrát více práce než teoretický limit pro srovnatelný systém bez paměti. Výsledek neporušuje druhý zákon termodynamiky, protože zpracování informace má vlastní energetické náklady, ale ukazuje paměť prostředí jako využitelný termodynamický zdroj.

Fyzici z Max Planckova institutu teoreticky popsali takzvanou diskrétní časovou kapalinu, která by mohla vznikat z časového krystalu narušeného tepelnými výkyvy. Na rozdíl od časového krystalu si zachovává jen krátkodobý řád v čase, zatímco dlouhodobá souhra se rozpadá kvůli časovým defektům. Simulace soustavy spinů v elektromagnetické dutině ukázaly, že při středních teplotách mohou náhodné fluktuace paradoxně vytvářet pravidelný rytmus. Hypotetický stav by mohl pomoci zkoumat vznik řádu v chaotickém prostředí a fungování časové symetrie. Výsledky jsou zatím pouze teoretické a studie čeká na odborné posouzení i experimentální ověření.

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.