Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kubický arsenid bóru jako polovodič. Tříatomové molekuly blízko absolutní nuly. Tetraneutron. První protonová terapie FLASH.
Physics World, členský časopis IOP (Institute of Physics), s potěšením oznamuje deset nejlepších průlomů do fyzikálního poznání v roce 2022, které zahrnují vše od kvantové a lékařské fyziky přes astronomii až po pevné látky.
Porota editorů časopisu Physics World, měsíčníku pro členy britského a irského Institute of Physics, prošla stovky letošních fyzikálních publikací ze všech oblastí fyziky. Deset nejlepších bylo vybráno podle následujících kritérií:
a. Přináší významný pokrok ve znalostech nebo porozumění fyzice
b. Práce má velký význam pro vědecký pokrok a/nebo vývoj aplikací v reálném světě
c. Vzbudila obecný zájem čtenářů Physics World
Zde jsou a nenechte se zmást, nejsou řazeny podle významnosti:
1. Zahájení nové éry ultrachladné chemie
Bo Zhaovi, Jian-Wei Panovi a jejich kolegům z Čínské vědecké a technologické univerzity (USTC) a Čínské akademie věd v Pekingu a nezávisle Johnu Doyleovi a jeho kolegům z Harvardovy univerzity v USA za vytvoření prvních ultrachladných víceatomových molekul.
Ačkoli fyzici ochlazovali atomy na zlomek nad absolutní nulu po více než 30 let a první ultrachladné dvouatomové molekuly se objevily v polovině roku 2000, cíl vytvořit ultrachladné molekuly obsahující tři nebo více atomů byl dosud nepolapitelný. Za použití různých komplementárních technik vytvořily týmy USTC a Harvardu vzorky tříatomových molekul sodíku a draslíku při 220 nK a hydroxidu sodného při 110 µK.
2. Pozorování tetraneutronu
Meytal Duer z Institutu pro jadernou fyziku na německé Technické univerzitě v Darmstadtu a kolegové zbytku SAMURAI Collaboration publikovali pozorování tetraneutronu a prokázali existenci nenabité jaderné hmoty, byť jen na velmi krátkou dobu. Tetraneutron sestávající ze čtyř neutronů byl prokázán v centru RIKEN Nishina v Japonsku. Tetraneutrony byly vytvořeny střílením jader helia-8 na terč kapalného vodíku. Srážky mohou rozštěpit jádro helia-8 na částici alfa (dva protony a dva neutrony) a tetraneutron. Detekcí vzniklých částic alfa a jader vodíku tým zjistil, že čtyři neutrony existovaly v nevázaném tetraneutronovém stavu pouze 10 na -22 s.
3. Superúčinná výroba elektřiny
Alina LaPotin, Asegun Henry a kolegové z Massachusettského technologického institutu (MIT) a z americké Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie (NREL) získávají ocenění za konstrukci termofotovoltaického (TPV) článku s účinností větší než 40 %. Nový článek TPV je prvním polovodičovým tepelným motorem jakéhokoli druhu, který přeměňuje infračervené světlo na elektrickou energii efektivněji než generátor na bázi turbíny.
4. Nejrychlejší možný optoelektronický spínač
Marcusi Ossianderovi, Martinu Schultzemu a kolegům z Institutu Maxe Plancka pro kvantovou optiku a LMU Mnichov v Německu, Vídeňské technické univerzity a Technické univerzity v Grazu v Rakousku a CNR NANOTEC Institute of Nanotechnology v Itálii za definici a zkoumání „rychlostních limitů“ optoelektronického přepínání ve fyzickém zařízení. Tým použil laserové pulsy trvající pouhou jednu femtosekundu (10 na -15 s) k přepnutí vzorku dielektrického materiálu z izolačního do vodivého stavu rychlostí potřebnou k realizaci spínače, který funguje 1000 bilionkrát (1000 biliónů = 1 biliarda) za sekundu (jeden petahertz).
5. Otevření nového okna do vesmíru
NASA, Kanadské vesmírné agentuře a Evropské vesmírné agentuře za umístění a první snímky z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST). Po letech zpoždění a zdražení na 10 miliard dolarů JWST konečně odstartovala 25. prosince 2021. Pro mnoho vesmírných sond je start nejnebezpečnější částí mise, ale JWST také musela přežít řadu nebezpečných rozbalovacích manévrů v hlubokém vesmíru, což zahrnovalo odklopení primárního zrcadla o délce 6,5 m a také roztažení sluneční clony o velikosti tenisového kurtu.
6. První protonová terapie FLASH u člověka
Emily Daughertyové z Univerzity v Cincinnati v USA a spolupracovníkům pracujícím na studii FAST-01 za provedení první klinické studie FLASH radioterapie a prvního použití FLASH protonové terapie u člověka. FLASH radioterapie je nově vznikající léčebná technika, při které je záření dodáváno ultravysokými dávkami, což je přístup, o kterém se předpokládá, že šetří zdravou tkáň a přitom účinně zabíjí rakovinné buňky. Použití protonů k dodání ultravysoké dávky záření umožní léčbu nádorů umístěných hluboko uvnitř těla.
7. Zdokonalení šíření a absorpce světla
Týmu vedenému Stefanem Rotterem z rakouské Technické univerzity ve Vídni a Matthieusem Davym z Univerzity v Rennes ve Francii za vytvoření antireflexní struktury, která umožňuje dokonalý přenos prostřednictvím složitých médií; spolu se spoluprací vedenou Rotterem a Ori Katzem z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě v Izraeli za práce na vývoji „antilaseru“, který umožňuje jakémukoli materiálu absorbovat veškeré světlo ze široké škály úhlů.
8. Kubický arsenid bóru
Nezávislým týmům vedeným Gang Chenem z Massachusettského technologického institutu v USA a Xinfeng Liu z Národního centra pro nanovědu a technologii v Pekingu v Číně za ukázku, že kubický arsenid bóru je jedním z nejlepších polovodičů, které věda zná. Tyto dvě skupiny provedly experimenty, které odhalily, že malé, čisté oblasti materiálu mají mnohem vyšší tepelnou vodivost a děrovou pohyblivost než polovodiče, jako je křemík.
9. Detekce Aharonov-Bohmova jevu vlivem gravitace
Chrisi Overstreetovi, Peteru Asenbaumovi, Marku Kasevichovi a jejich kolegům ze Stanfordovy univerzity v USA za detekci Aharonov-Bohmova jevu pod vlivem gravitace. Původní Aharonov-Bohmův efekt, poprvé předpovězený v roce 1949, je kvantový jev, při kterém je vlnová funkce nabité částice ovlivněna elektrickým nebo magnetickým potenciálem, i když je částice v oblasti nulových elektrických a magnetických polí. Pozorován byl tento jev již v 60. letech 20. století. Nyní fyzici ze Stanfordu pozorovali gravitační verzi tohoto efektu pomocí ultrachladných atomů. Tento efekt by mohl být použit k určení Newtonovy gravitační konstanty s velmi vysokou přesností.
10. Změna oběžné dráhy asteroidu
NASA a Laboratoř aplikované fyziky Johnse Hopkinse v USA získaly první místo za demonstraci „kinetického dopadu“ úspěšnou změnou oběžné dráhy asteroidu. Plavidlo Double Asteroid Redirection Test (DART), které bylo vypuštěno v listopadu 2021, bylo vůbec první misí zkoumající kinetický dopad na asteroid. Jeho cílem byl binární asteroidový systém sestávající z tělesa o průměru 160 metrů zvaného Dimorphos, které obíhá větší asteroid o průměru 780 metrů jménem Didymos. Po 11 milionech kilometrů dlouhé cestě k systému asteroidů v říjnu 2022 DART úspěšně narazil na Dimorphos rychlostí asi 6 km/s. O několik dní později NASA potvrdila, že DART úspěšně změnil oběžnou dráhu Dimorphosu o 32 minut – zkrátil oběžnou dráhu z 11 hodin a 55 minut na 11 hodin a 23 minut. Tato změna byla asi 25krát větší než 73 sekund, které NASA definovala jako minimální úspěšnou změnu doby oběžné dráhy. Výsledky budou také použity k posouzení, jak nejlépe aplikovat techniku kinetického dopadu na obranu naší planety.
Zdroje:
How to deflect an asteroid: DART’s Andrew Cheng on the Physics World Breakthrough of the Year – Physics World. Home – Physics World [online]. Copyright © 2022 by IOP Publishing Ltd and individual contributors [cit. 20.12.2022]. Dostupné z: https://physicsworld.com/a/how-to-deflect-an-asteroid-darts-andrew-cheng-on-the-physics-world-breakthrough-of-the-year/
Top 10 Breakthroughs of 2022: we explore this year’s best physics research – Physics World. Home – Physics World [online]. Copyright © 2022 by IOP Publishing Ltd and individual contributors [cit. 20.12.2022]. Dostupné z: https://physicsworld.com/a/top-10-breakthroughs-of-2022-we-explore-this-years-best-physics-research/
Autor: Ivana Stulíková
Převzato z Matfyz.cz.
Pozvánka: Přednášky z moderní fyziky (12. 1.: Roger Penrose a 26. 1.: Stephen Hawking)
