Následující sérii článků poskytl David Jeřábek, 2:420/53.1, přeložil a zpracoval Jiří Svršek, 2:423/43.

Porušení Bellových nerovností [N1] na dostatečně velké vzdálenosti bylo prokázáno s vyšší jistotou, protože se podařilo odstranit vážnou námitku proti nedávným třem experimentům. To, co Albert Einstein označoval jako "strašidelné působení na dálku" v kvantové mechanice se tedy opírá opět o solidnější důkazy.

Na zasedání Americké optické společnosti (the Optical Society of America) v Baltimoru začátkem října 1998 Paul Kwiat [M1] z Los Alamos (the Los Alamos National Laboratory) a jeho kolegové oznámili, že pro testování Bellových nerovností připravili zdroj fotonových párů o vysokém světelném výkonu a ověřovali porušení Bellových nerovností s danou úrovní spolehlivosti (viz preprint [X1]).

Vědci ve Švýcarsku (Wolfgang Tittel, Univerzita v Ženevě, [M2]) rozdělovali jednotlivé fotony přesně definované energie na dvojice fotonů s počátečními neurčitými energiemi. Každý foton nechali procházet sítí optických vláken k detektorům vzdáleným od sebe 10 kilometrů. Prokázali, že určení energie jednoho fotonu umožní okamžité určení energie druhého fotonu. Tento experiment byl proveden v roce 1997, ale nyní byl experiment zdokonalen. (Tittel et al., Physical Review Letters, 26 October 1998.)

Tým vědců Univerzity v Innsbrucku provedli test Bellových nerovností pomocí detektorů, které se náhodně dostatečně rychle přepínali mezi svým nastavením, aby se odstranila "pochybnost o lokalizaci", kdy jeden detektor může určitým způsobem zaslat signál druhému detektoru podsvětelnou rychlostí a tak ovlivnit výsledek měření. (Weihs et al., upcoming paper in Physical Review Letters, [X2])

Jednou z vlastností fraktální křivky je, že při libovolném zvětšení tvar jejích částí vypadá stále stejně. Dimenze takové křivky je přitom větší než 1, ale menší než 2. (podrobněji viz např. článek [N2])

Vědci již dříve nalezli důkaz pro fraktální chování křivek popisujících fibrilaci srdečního svalu, požárů lesů, růstu krystalů a dalších nelineárních systémů daleko od termodynamické rovnováhy. Nyní byl podán důkaz fraktálního chování rakovinných nádorů. Antonio Bru (011-34-1-346-6183, [M3]) z CIEMAT v Madridu a jeho kolegové z několika laboratoří ve Španělsku studovali dynamické chování růstu tumorů mozků krys v Petriho miskách. Jedním z morfologických výsledků je zjištění, že všechny tumory rostou s fraktální dimenzí 1,21. Tendence přenosových buněk se množit je funkcí lokální křivosti. Výzkum matematických parametrů rakovinných nádorů by měl vést k odhalení mechanismů jejich růstu a v konečném důsledku zastavení růstu zhoubných nádorů. (Bru et al., Physical Review Letters, 2 November 1998.)

Literatura a odkazy:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 399. October 26, 1998 by Phillip F. Schewe and Ben Stein

[N1] EPR paradox a Bellův teorém. Podle článku Johna G. Cramera. Natura 12/1998.

[N2] Fraktály a chaos. Autor: Pavel Vachtl. Natura 12/1998.

Proton je stabilní částice, která se rozpadá za dobu nejméně 1,6.10^33 let. Všechny částice s několika málo výjimkami (snad elektrony) se rozpadají na jiné částice. Dokonce protony, které jsou nejlehčími baryony, tj. částicemi složenými ze tří kvarků, se podle grandunifikačních teorií fyziky částic musí rozpadnout na pozitrony a neutrální mezony pí. Urychlovač Super-Kamiokande v Japonsku, který se počátkem roku 1998 zapsal do historie částicové fyziky objevem oscilací neutrin, slouží mimo jiné pro hledání tohoto typu rozpadu protonu. Dosud nebyl nalezen žádný důkaz tohoto rozpadu protonu a proto vědci dolní hranici doby rozpadu protonu byli nuceni posunout. (Shiozawa et al., Physical Review Letters, 19 October 1998.)

Vědcům Yaelské univerzity se podařilo provést přímé měření vodivosti jediné molekuly použitím molekulového můstku mezi dvěma konci přerušeného tenkého vlákna. Vědci mezi elektrody tenkého vlákna umístili molekulu polymeru. Předchozí měření elektrických vlastností jediné molekuly se provádělo s pomocí mikroskopie rastrovací sondou, která vzorkuje molekulu uvnitř vakuové mezery. Mark Reed (203-432-4300, [M1]) nyní oznámil, že voltampérová charakteristika molekuly se podobá charakteristice kvantové tečky v níž jsou určité energie elektronů preferovány před jinými. V případě molekuly jsou příčinou hladiny vnitřní energie samotné molekuly. (Paper to be presented at the American Vacuum Society (AVS) meeting in Baltimore, 2-6 November 1998, [X1])

Organický display SOLED (Stacked Organic Light Emitting Device) vytváří světlo syté barvy, přičemž každý zobrazovací element zaujímá fyzicky zaujímá méně místa na čipu, než plochý element, který používá tři jednobarevné pixely. Na rozdíl od dřívějších organických zobrazovacích jednotek má nový model vyšší rozlišení, lepší laditelnost a dobrou saturaci barev (jasné barvy na rozdíl od pastelových barev). Přitom nový model používá stejné napájecí napětí jako dřívější zobrazovací jednotky tohoto typu. Paul Burrows [M2] z Princetonu je přesvědčen, že během několika let se budou vyrábět ploché monitory počítačů, které budou využívat organické zobrazovací jednotky SOLED. Miniaturní displaye pro mobilní telefony budou dostupné ještě dříve. (Paper at the AVS meeting.)

James Heath z UCLA (Kalifornská univerzita v Los Angeles) a jeho spolupracovníci Stan Williams a Phil Kuekes z firmy Hewlett Packard doufají, že se jim podaří "pěstovat" počítače v chemickém roztoku sestavováním polí atomů a molekul (nejprve dvojrozměrných ploch, později trojrozměrných těles) spojených vzájemně velmi tenkými vlákny, snad uhlíkovými nanotrubičkami. Takový počítač by mohl být velmi malý (menší než zrnko písku), s mnohem nižším elektrickým příkonem (10000 krát nižším, než současné křemíkové počítače), a mohl by používat nové možnosti, jako je citlivost na okolní prostředí prostřednictvím chemicky aktivovaných detektorů. Vývoj chemického počítače bude záviset na jeho odolnosti vůči defektům propojení. Současné mikroprocesory vyžadují naprosto spolehlivé propojení elementů.

Společný tým z UCLA a HP zatím sestavil jednoduchý počítač z několika komponent na nanoskopické a mikroskopické úrovni, který je schopen provádět velmi jednoduché výpočty. Heath ale věří, že během několika let bude sestrojen první nanopočítač pro běžné aplikace, který bude srovnatelný se současnými křemíkovými počítači. Heath (310-825-2836, [M3]) zveřejnil zprávu společného týmu na zasedání American Vacuum Society.

Literatura a odkazy:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 400. October 29, 1998 by Phillip F. Schewe and Ben Stein

Mohou se malé změny sluneční aktivity projevit v klimatických změnách na Zemi? Jednou z možných vazeb je vliv Slunce na lokální tok galaktického kosmického záření. Pokud je magnetické pole Slunce silnější, může do oblasti vnitřních planet sluneční soustavy proniknout méně částic kosmického záření. Galaktické kosmické záření přitom představuje největší příčinu ionizace molekul vzduchu v nižších vrstvách atmosféry a zřejmě hraje roli v různých atmosférických procesech jako je tvorba oblačnosti.

Henrik Svensmark, nyní fyzik Dánského meteorologického ústavu (011-45-3-536-2475, [M1]) studoval souvislosti mezi galaktickým kosmickým zářením, sluneční aktivitou a klimatickými změnami. Zjistil, že během posledního jedenáctiletého slunečního cyklu vývoj oblačnosti byl korelován mnohem více s tokem galaktického kosmického záření, než s intenzitou slunečního záření. Svensmark se domnívá, že globální klimatické změny jsou ovlivněny sluneční aktivitou prostřednictvím korelace toku galaktického kosmického záření s vývojem oblačnosti. Pozemské podnebí je tedy částečně ovlivněno procesy ve vzdáleném vesmíru. (Physical Review Letters, 23 November 1998; obrázek na [X1].)

Skupina NIST (Quentin Turchette, 303-497-3328) vytvořila kvantově vázaný stav dvou částic s prakticky 100%-ní jistotou. Tento objev výrazně zvětšuje šance na sestrojení ultravýkonných kvantových počítačů. Dříve fyzikové získávali kvantově vázané částice jako vedlejší produkt některých náhodných procesů, jako byla produkce dvou korelovaných fotonů, které se občas objevily při průchodu jednoho fotonu určitým speciálním krystalem. Takto kvantově vázané páry částic se často využívají v testech kvantové nelokalizace (viz článek "Porušení lokalizace prokázáno s vyšší jistotou" a článek [N1]). Dokud vázané kvantové stavy závisely na pravděpodobnostních procesech, nemohly být využívány pro výstavbu praktických kvantových počítačů. Vědci z NIST vytvořili vázaný kvantový stav deterministickým procesem. Zachytili dvojici iontů berylia v magnetickém poli. Pomocí řízené sekvence laserových pulsů vytvořili kvantový vázaný stav mezi vnitřním spinem iontu a jeho vnějším pohybem. Pak vytvořili kvantový vázaný stav tohoto pohybu se spinem druhého atomu. Vědci doufají, že budou schopni tímto procesem vytvořit kvantové vázané stavy více iontů. (Turchette et al, Physical Review Letters, 26 October 1998.)

Petawatt je jméno laseru nyní umístěného v Lawrence Livermore National Laboratory. Laser je schopen generovat pulsy o výkonu 1,3.10^18 W (1,3 petaWattů) po dobu 0,5.10^-12 sekundy. Tento výkon je 1300 větší, než je výkon celé elektrické sítě Spojených států amerických. Na zasedání Oddělení plasmové fyziky Americké fyzikální společnosti (American Physical Society) Steve Hatchett (925-422-9678) z Livermore a jeho kolegové popsali, jak je tento laser schopen vytvářet se submilimetrovým rozlišením snímky malých objektů (práce B1S.06 a B1T2.03).

Zacílením laseru na zlatý terčík Tom Cowan (925-422-9678) z Livermore a jeho kolegové získali elektrony s energií více než 100 MeV, což je rekordní energie pro elektrony získané z pevné látky (práce K6F.02). Pokud jsou tyto elektrony rychle zpomaleny, vznikají fotony o vysoké energii, které mohou vyvolat jaderné štěpení uranu 238. Ikdyž jaderné štěpení světlem bylo pozorováno již dříve, Petawatt vědcům poskytuje nové možnosti při podrobném studiu jaderných procesů.

Literatura a odkazy:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 401. November 9, 1998 by Phillip F. Schewe and Ben Stein

[N1] EPR paradox a Bellův teorém. Podle článku Johna G. Cramera. Natura 12/1998.

Boseův-Einsteinův kondenzát je tvořen atomy, které jsou tak ochlazeny, že jejich vlnové funkce se překrývají a atomy jsou v jediném společném kvantovém stavu. [E1], [E2], [X1] Ochlazené atomy alkalických kovů představují novou formu kondenzované hmoty, pomocí níž fyzikové mohou studovat fyziku kapalin, šíření zvuku, trvalé elektrické proudy a řadu jiných koherentních jevů, které se vyskytují u supratekutin a supravodičů.

Významného pokroku při studiu těchto Boseových-Einsteinových kondenzátů dosáhl v loňském roce Wolfgang Ketterle se svými kolegy z MIT, kteří vyvinuli plně optickou past, v níž je možno atomy kondenzátu udržovat v několika různých vnitřních stavech. Jádra atomů kapalného hélia-3 mají jaderný spin 1/2 a proto jsou fermiony. Kromě vlastností podobných atomům hélia-4 se objevuje řada zcela nových vlastností a vznikají v něm různé objekty se strukturou, jako jsou víry, solitony, monopóly, doménové stěny. Očekávalo se, že Podobné chování budou kondenzáty vytvořené skupinou v MIT. Na zasedání New Horizons in Science v Bostonu (Nové horizonty ve vědě) v listopadu 1998 Ketterle oznámil, že když na svůj kondenzát působil stejnorodým magnetickým polem a radiovými vlnami, části kondenzátu v různých stavech (m=0, m=1) se velmi rychle od sebe oddělily do různých domén (které se od sebe lišily energiemi ekvivalentními jen několika nanoKelvinů). Navíc tyto vrstvy byly neočekávaně trvalé a vznikl metastabilní makroskopicky obsazený excitovaný stav.

Fyzikové z laboratoří CERN v Ženevě ve Švýcarsku [X2] a na zařízení Fermilab nedaleko Chicaga ve Spojených státech [X3] prokázali, že kvantové procesy jsou ovlivněny šipkou času.

Časová inverze (T) je jedna ze symetrií, o níž se myslelo, že se při kvantových procesech zachovává. Dřívější experimenty již prokázaly, že nábojová symetrie C, paritní symetrie P a jejich kombinace CP se nezachovávají. Žádné experimenty ale nevyvracely myšlenku, že kombinace symetrií CPT se nezachovává. Zachování symetrie CPT by znamenala, že kvantové procesy jsou vůči směru času (symetrii T) invariantní, tedy že nerespektují šipku času. [N1], [N2], [N3], [N4], [N5].

Dvě skupiny vědců ale nedávno prokázaly, že některé rozpady neutrálních mesonů K (kaonů) symetrii T porušují. (Science, 2 Oct.; Science News, 31 Oct.)

Zvukové mezery, v nichž jsou zvukové vlny z materiálu vyloučeny díky jeho geometrické struktuře, vytvořili výzkumníci ve Španělsku. Tím poskytli nové možnosti pro tvorbu zvukových bariér podél dálnic a pro vyloučení různých jiných zdrojů hluku. Tyto akustické materiály se podobají optickým materiálům, tzv. fotonickým krystalům, jejichž geometrická struktura způsobuje řízené interference světelných vln, které zabraňují, aby krystal vyzařoval světelné vlny v určité části spektra. Francisco Meseguer [M1] z Ústavu vědy materiálů v Madridu vytvořil kovovou strukturu, která vytváří zvukové mezery ve slyšitelném pásmu zvukových vln přicházejícíh do materiálu ze všech směrů. Na zasedání Americké akustické společnosti (Acoustical Society of America) v Norfolku Meseguer popsal asi metr dlouhé bloky složené z kombinace trojúhelníkových obrazců a obrazců podobných včelím plástvím. (viz [X4], nebo Sanchez-Perez et al., Physical Review Letters, 15 June; Physical Review Focus, 15 June).

Literatura a odkazy:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 402. November 13, 1998 by Phillip F. Schewe and Ben Stein

[N1] Vznik a vývoj vesmíru, 6. - 9. Šipka času. Natura 3/1995.

[N2] Teorie elementárních částic, 7. - 13.5. Časová inverze. Natura 5/1995.

[N3] Některé problémy současné fyziky, 4. Proč je více protonů než antiprotonů? Natura 2/1997.

[N4] Physics News Update. Protony a antiprotony mají stejnou hmotnost. Natura 6/1998.

[N5] Physics News Update. Nové důvody pro hledání dalších dimenzí. Natura 8/1998.

[E1] Cooperovy páry.

[E2] Fermiony a bosony.

Shluky zrn (sůl, písek, cukr, kovové mikrokuličky atd.) představují určitý typ čtvrtého stavu látky. Zrnité materiály mají některé vlastnosti pevných látek, kapalin a ideálních plynů, ale navíc mají některé naprosto specifické vlastnosti. Například změna teploty není podstatná. Ochlazování nebo ohřívání zrn nemá vliv na jejich tok. Tepelná energie zrn je biliónkrát menší než energie nutná ke zvednutí jednoho zrna na druhé. Kvůli výzkumu rozdílů a podobností mezi zrnitými materiály a jinými typy látky vědci často promíchávají a protřepávají zrnité látky v různých nádobách. V jednom experimentu vědci na Univerzitě v Georgetownu (Jeffrey Olafsen, 202-687-6004, [M1]) byla protřepávána vrstva několika tisíc malých kovových kuliček. Takový systém pak lze "ochladit" zmenšením amplitudy protřepávání. Pod určitou "teplotou" se kuličky začaly shlukovat. Při ještě nižší "teplotě" většina kuliček kolabovala ("krystalizovala") do kondenzátu, jenž zůstával pohromadě, ikdyž se ostatní kuličky pohybovaly kolem. Kromě průmyslových aplikací takového výzkumu (mísení barev, zemědělství, farmaceutika) vědci doufají, že pochopí vztahy mezi objekty ve vesmíru, jako je shlukování a kondenzace (atomů, baktérií nebo galaxií). Jeffrey Olafsen zveřejnil svoji zprávu na zasedání Oddělení dynamiky kapalin Americké fyzikální společnosti ve Philadelphii ([X1]). Viz také Olafsen and Urbach, Physical Review Letters, 16 Nov 1998 and Pouliquen et al., Phys Rev Lett, 10 Nov 1997; obrázek viz [X2])

Podle nového matematického modelu japonských vědců (Mitsuo Kono, Chuo University, [M2] , 011-81-426-74-4161) chaos může ovlivňovat průběh závodů ve zbrojení, pokud mezi dvěma národy existuje značný nepoměr ekonomiky (jako v případě Spojených států amerických a Iráku). Při pokusu matematicky modelovat postup zbrojení dvou znepřátelených národů britský vědec Lewis F. Richardson v roce 1949 publikoval soustavu rovnic s proměnnými, které popisují vlastnosti, jako je úroveň nákladů na zbrojení, a s parametry, které ohodnocují faktory, jako je vnitřní tlak proti nákladům na zbrojení. Tento model vycházel ze zjednodušené situace a jeho lineární rovnice dávají předpověditelné výsledky. Kritikové ale uváděli, že většina závodů ve zbrojení se vyvíjí bez možnosti předpovědi a mimo jakoukoliv kontrolu. V japonském modelu reakce na zbrojení nepřítele automaticky neznamená více zbraní, ale je funkcí rozdílu mezi počtem zbraní a zbrojním rozpočtem obou zemí. Tento model proto vede k realističtějším nelineárním diferenciálním rovnicím, které popisují situaci ve fyzice dosud neznámou. Obsahuje parametry, jako je strach, hrozba, důvody k válce a únava z vyjednávání. Tento model ukazuje, že závody ve zbrojení se mohou vyvíjet matematicky chaotickým způsobem, pokud je ekonomická situace obou znepřátelených zemí rozdílná. Na druhé straně, pokud jsou ekonomiky těchto zemí srovnatelné, lze vývoj závodů ve zbrojení lépe předpovídat. (Tomochi and Kono in the journal Chaos, December 1998.)

Literatura a odkazy:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 403. November 20, 1998 by Phillip F. Schewe and Ben Stein

časopis o přírodě, vědě a civilizaci