fyzika

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.

Matematici Eva Miranda a Isaac Ramos ukázali, že jediná koule odrážející se mezi pevnými stěnami speciálně navrženého dvojrozměrného útvaru může simulovat univerzální Turingův stroj. Informaci nese poloha koule a program je zakódován přímo v geometrii překážek, které určují další směr jejího pohybu. Model je také zatížen zásadním omezením výpočetní teorie: nelze obecně rozhodnout, zda výpočet někdy skončí, což odpovídá určitému typu návratu trajektorie. Jde o idealizovanou matematickou konstrukci vyžadující nedosažitelnou přesnost, nikoli o návrh praktického počítače. Výsledek může pomoci zkoumat hranice předvídatelnosti ve složitějších fyzikálních systémech.

Vědci z Carnegie Mellon University ukázali, že anomální Hallův jev nemusí vznikat pouze při magnetickém poli kolmém k tenké vrstvě materiálu. V jejich dvourozměrné heterostruktuře se elektrická odezva objevila i tehdy, když magnetizace působila v rovině vrstvy. Výzkumníci spojili ultratenký TaIrTe4 s magnetickou vrstvou Cr2Ge2Te6, čímž upravili symetrii materiálu a přenesli do nemagnetické vrstvy magnetické vlastnosti. Objev by mohl vést k tenkým magnetickým senzorům schopným měřit pole ve více směrech. Zatím však jde o laboratorní experiment prováděný při kryogenních teplotách; další výzkum má ověřit podobné chování v jiných materiálech a blíže pokojové teplotě.

Fyzikové vytvořili úzký a rychlý svazek muonia, exotického neutrálního systému tvořeného antimuonem a elektronem. Chtějí s jeho pomocí prověřit princip ekvivalence z obecné relativity, podle něhož gravitace působí na hmotu i antihmotu shodně. Muonium existuje jen asi 2,2 mikrosekundy, vědci proto využili supertekuté helium, které z něj vytváří usměrněný svazek letící rychlostí zhruba 2,2 kilometru za sekundu. Dosavadní zařízení vypouští částice vzhůru, tým jej ale chce upravit pro vodorovný let a následně měřit nepatrný gravitační posun interferometrem. Experiment by mohl určit gravitační zrychlení muonia s přesností kolem jednoho procenta a případná odchylka by naznačovala novou fyzikální sílu.

Tým fyziků z Východočínské pedagogické univerzity předvedl kvantovou teleportaci ve stovce nezávisle řízených optických kanálů najednou. Informaci zakódoval do mřížky 10 × 10 světelných režimů, které společně vytvořily obraz písmene Q. Nešlo o přenos hmoty ani hotového snímku, ale o přenos kvantových stavů světla, popsaných amplitudou a fází. Průměrná věrnost přenosu dosáhla 0,60, tedy nad klasickým limitem 0,52, a tento limit byl překonán ve všech kanálech. Metoda by mohla zvýšit kapacitu budoucích kvantových komunikačních sítí, protože umožňuje paralelní zpracování mnoha kanálů bez samostatného systému pro každý z nich.

Vědci z experimentu ATLAS v urychlovači LHC našli silné důkazy, že dvojice bosonů Z vzniklá při rozpadu Higgsova bosonu je kvantově provázaná. Jejich spiny jsou vzájemně propojené natolik, že je nelze popsat nezávisle. Jde o první měření provázání u elementárních částic se třemi možnými spinovými stavy, tedy takzvaných qutritů. Výsledek vychází z analýzy zhruba 400 vzácných rozpadů na čtyři leptony a dosáhl statistické významnosti 4,7 sigma, těsně pod obvyklou hranicí pro formální objev. Pozorování zároveň naznačuje, že se provázání může účastnit i virtuální boson Z, což otevírá otázky o fyzikálním významu virtuálních částic.

Fyzici analyzovali měření magnetického pole Země z let 2012 až 2022 a využili prostor mezi zemským povrchem a ionosférou jako přirozený elektromagnetický rezonátor. Hledali stopy axionů, hypotetických částic, které by mohly tvořit temnou hmotu, a po zpřísnění kritérií označili 25 možných signálů. Stejný postup přinesl také 31 výraznějších kandidátů na takzvané temné fotony. Dosavadní data z jediné britské observatoře však neumožňují určit, zda jde o skutečné projevy těchto částic, nebo o jiné jevy. Rozhodnout by mohla měření z více míst světa: signál axionů by se měl měnit podle síly magnetického pole, zatímco temné fotony by měly působit podobně všude.