Tak zvané levostranné materiály LHM (left handed materials) se staly žhavým tématem sympózia v Bostonu v srpnu 2002 o pokrocích ve výzkumu elektromagnetismu [X1]. Levostranné materiály mají zápornou permitivitu a permeabilitu. Permitivita v principu představuje reakci materiálu na vnější elektrické pole a permeabilita představuje jeho reakci na magnetické pole. Materiály pouze se zápornou permitivitou nebo pouze se zápornou permeabilitou se vyskytují jen zřídka. Ještě méně však se vyskytují materiály s oběma zápornými hodnotami, jejichž důsledkem je záporný index lomu. Pokud světlo dopadá na vzorek levostranného materiálu, odráží se v opačném směru než je tomu u běžných materiálů. Proto "levostranné" materiály jsou důležitým kandidátem na filtry pevné fáze nebo antény. [I2], [N2]

Levostranné materiály jsou ve skutečnosti "metamateriály" složené z kombinace kovových prstenců tvaru C (dělící prstencový resonátor SRR, split ring resonator) a z malých kovových tyček. Přestože dosud existují určité rozpory v teoretické interpretaci optických jevů levostranných materiálů, několik laboratoří tyto materiály úspěšně otestovalo. Dělící prstencové resonátory dosud byly plošné (mohou být uspořádány podobně jako paralelně umístěné integrované obvody na základní desce počítače), takže optické jevy byly dvojrozměrné. Výzkumnému týmu laboratoře ETHZ v Zürichu se podařilo vyvinul funkční trojrozměrné resonátory, které umožňují využívat levostranné materiály ve třech rozměrech. Podle Oliviera Martina [M1] by levostranné materiály mohly změnit některé základní principy používané v telekomunikacích, zejména využitím účinných isotropních a velmi malých antén. (Gay-Balmaz a Martin, Applied Physics Letters, 29. července 2002)

Tvorba iontových výtrysků řízených laserem s možným využitím v lékařství a jaderné fúzi dosáhla dalšího mezníku. Již dříve se několika laboratořím (Michigan, Livermore, Rutherford, LULI) podařilo vytvořit protony s energií několika MeV ozařováním tenkých terčíků intenzivními krátkými záblesky laseru. Vysoká intenzita elektrických polí těchto záblesků způsobuje produkci mohutných výtrysků protonů. Skupině fyziků (Ústav Maxe Plancka pro kvantovou optiku, Garching, Německo; Gesellschaft für Schwerionenforschung, Darmstadt, Německo; General Atomics, San Diego, Spojené státy americké; Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI), Palaiseau, Francie) se podařilo urychlit těžší ionty (fluór a uhlík) na energie více než 100 MeV (více než 5 MeV na nukleon). Záření laseru laboratoře LULI má výjimečné vlastnosti: velmi krátké pulsy o délce 300 fs, každý o energii 30 Joulů a s celkovým výkonem až 5.10¹⁹ W/cm², které vytvářejí elektrická pole s intenzitou více než 10¹² V/m (asi desetkrát vyšší intenzita, než intenzita elektrických polí, udržujících elektron v atomu vodíku). Takové parametry splňují pouze dva další lasery na světě, laser Vulcan v Rutherfordově laboratoři a laser Gekko-PW v Osace v Japonsku.

V nových experimentech byl terčík zahřát na vysokou teplotu, aby se odpařily hydrokarbonové nečistoty, jejichž protony by mohly ovlivňovat elektrická pole těžších iontů a bránit jejich účinnému urychlení. Ionty ve stavu s velkým elektrickým nábojem jsou urychlovány na vzdálenost jen asi 10 mikronů. V konvenčním urychlovači se používá vzdálenost asi 100 metrů. V experimentu laboratoře LULI jsou výtrysky husté (asi 10¹² částic na výtrysk) a dobře usměrněné, takže je lze použít pro účely fyziky částic nebo pro experimenty s jadernou fúzí (viz [X2]) V krátkém období (rok nebo dva) bude celý experiment proveden na stolních laserech a bude možno "podomácku" produkovat isotopy přímo v nemocnicích pro účely terapie nebo snímkování, jako jsou isotopy ¹¹C, ¹³N, ¹⁵O a ¹⁸F.

Dalším potenciálním využitím iontových paprsků je ohřívání mikroskopických vzorků ve velmi krátkém čase. Podle člena týmu Manuela Hegelicha (Ústav Maxe Plancka pro kvantovou optiku, [M2]) paprsek iontů flóru může ohřát terčík o velikosti 100 mikronů na teplotu 200 až 300 eV (ekvivalent teploty 100 000 Kelvinů) během několika picosekund. Během tohoto velmi krátkého časového úseku krystal atomů v terčíků lze zahřát isochoricky (atomy nebudou mít čas se tepelně vzdalovat a rozpínat tak krystal). Proto se tyto podmínky přibližně podobají podmínkám uvnitř hvězd. (Hegelich et al., Physical Review Letters, 19. srpna 2002)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 601. August 26, 2002 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

[I2] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 476. March 24, 2000 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

[N1] Physics News Update. První "levostranný" materiál. Natura 5/2000.

Výzkumníci z Ústavu vědy a technologie v Chitose v Japonsku rozšířili myšlenku barevných (obvykle kapalinových) laserů. Molekuly emitující barevné světlo (takových molekul je mnoho a lze je využít pro lasery s laditelnými vlnovými délkami záření) jsou upevněny na určité matrici. Pokud se však příliš mnoho "barevných" molekul k sobě přiblíží, může docházet k potlačení fluorescence. Tento problém se v molekulách DNA výrazně zmenšuje, protože barevné molekuly lze umístit na dvojitou šroubovici struktury DNA. Zatím je příliš brzy hovořit o takových optimálních vlastnostech, jako je zářivý výkon nebo účinnost přeměny energie. Výzkumníci však věří, že bude možno sestavit kompaktní laditelné lasery díky využití tenkého filmu molekul DNA s dostatečnou koncentrací. (Kawabe et al., Applied Physics Letters, 19. srpna 2002; kontakt: Yutaka Kawabe, [M1]; viz obr. na [X1])

Nové experimenty umožní rozlišit mezi bodovou a "rozlehlou" temnou hmotou ve vesmíru. Detekce záhadné temné hmoty, zřejmě převažující hmotné složky vesmíru, je obtížná. Ještě významnějším problémem však je rozlišení jednotlivých typů neviditelné hmoty. Kandidáty na temnou hmotu jsou bodové částice jako neutralina (předpovězená teorií supersymetrie) a rozlehlé objekty jako jsou "Q-koule", velká seskupení částic jako jsou squarky a sleptony předpovězené v supersymetrii. Proto jsou naplánovány experimenty, které by měly přímo detekovat temnou hmotu, jejíž energie by se měla pohybovat v rozsahu 0,001 až 0,01 MeV. Pro zachycení těchto nových forem hmoty výzkumníci chtějí využít detektory umístěné hluboko pod povrchem země, aby se zcela odstínil vliv částic kosmického záření, jako jsou miony a elektrony.

Detektor temné hmoty obvykle obsahuje nějaké průhledné médium jako je průhledný krystal nebo kapalina z určitých atomů nebo molekul. Částice temné hmoty běžnou hmotou obvykle velmi snadno procházejí, ale občas se srazí s jádry atomů nebo molekul v médiu. Výsledkem takové srážky je rozpad jádra, vyzáření světla s určitou specifickou energií, která může poskytnout informaci o identitě temné hmoty. Bodové a rozlehlé objekty temné hmoty budou do jader atomů a molekul narážet různým způsobem, tvrdí výzkumníci (Alexander Kusenko, UCLA, [M2]). Srážka automobilu s kladivem vypadá naprosto odlišně než srážka automobilu s polštářem, ačkoliv oba objekty mohou nést zcela stejné množství energie (hmotnosti). Bodová hmota přenáší svoji hybnost velmi rychle, zatímco rozlehlá hmota přenáší svoji hybnost pomaleji. Tento rozdíl lze detekovat v grafu počtu srážek s danou hybností. Rozlehlý objekt temné hmoty proto bude vytvářet větší množství "měkkých" srážek s nižším rozsahem hybností. Současné experimenty mohou dostatečně přesně odlišit oba typy hmoty a v budoucnu bude možné detekovat srážky s ještě nižší hybností. (Gelmini et al., Physical Review Letters, 2. září 2002)

Nový typ vln v oceánu objevili tým geofyziků ze Spojených států amerických a Mexika (Rhett Butler, IRIS Consortium, [M3], Cinna Lomnitz, UNAM, [M4]). Ve výzkumné laboratoři bez lidské obsluhy Hawaii-2 Observatory, která se nachází na jednom atolu mezi Havajskými ostrovy a Kalifornií, byla pozorována řada typů oceánských vln.

Některé z těchto vln jsou akustické vlny, podobné zvukovým vlnám šířícím se ve vzduchu. Skládají se z tlakových vln, které střídavě rozpínají a stlačují vodu a šíří se rychlostí zvuku ve vodě. Další jsou Rayleighovy vlny, seismické vlny, které se šíří poblíž povrchu Země. Rayleighovy vlny jsou vyvolávány zemětřesením a šíří se jako horizontální a vertikální pohyby v sedimentech a pod nimi ležící zemské kůry.

Výzkumníci nyní objevili nový typ vln, které vznikají při seismických jevech. Tento typ vln se například objevil při zemětřesení s intenzitou 6,2 magnitudy v červnu 2000 pod povrchem Tichého oceánu. Tyto vlny jsou "vázané" akustické a Rayleighovy vlny, kdy dochází k přenosu energie z mořského dna na mořskou hladinu. Tyto vlny se šíří rychlostí zvuku ve vodě a jsou způsobeny horizontálními a vertikálními pohyby v mořských sedimentech a vytvářejí oblasti rozpínání a stlačování vody. Tyto vázané vlny přenášejí více energie než jiné běžné podpovrchové vlny pozorované observatoří Hawaii-2. (Butler and Lomnitz, Geophysical Research Letters, 24. května 2002.)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 602. August 30, 2002 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

Nová studie turbulence v atmosféře rotujících planet může pomoci vysvětlit výrazné atmosférické pásy v atmosférách velkých planet Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. V zemské atmosféře turbulence, které vznikají působením slunečního tepla a třením vzduchových mas o zemský povrch, narušují atmosférická proudění a vedou k disipaci energie (rozptyl užitečné energie v teplo). Tato energie způsobuje cirkulaci vzduchu a globální oblačnost. V silné atmosféře velkých planet je však disipace energie malá. Část sluneční energie se postupně zadržuje v rozsáhlých stabilních globálních oblastech, v nichž je zachycována oblačnost a vznikají tak atmosférické pásy a pruhy.

Výzkumníci z Univerzity Jižní Floridy a z Ben-Gurion University v Negevu v Izraeli nyní vytvořili model, který ukazuje, jak rotace planety a téměř dvojrozměrná atmosférická turbulence mohou vést k velkoplošným strukturám v atmosféře. Vědci se již dlouho domnívali, že interakce mezi rotací planety a rozsáhlou turbulencí způsobuje pásovou cirkulaci atmosféry velkých planet. Nový výzkum vedl ke kvantifikaci tohoto jevu. Byly sestaveny rovnice, které charakterizují rozdělení energie mezi různými měřítky pohybu, a byly sestaveny poměrně jednoduché vztahy pro popis základních energetických vlastností atmosférické cirkulace velkých planet. Model také může vysvětlit paradoxní pozorování silných atmosférických proudění na těchto velkých planetách, přestože jsou značně vzdáleny od Slunce a proudí k nim malé množství sluneční světelné a tepelné energie, jejíž intenzita klesá s druhou mocninou vzdálenosti planety od Slunce.

Výzkumníci (B. Galperin, [M1]) zjistili, že atmosféry vzdálenějších velkých planet disipují ještě méně energie než atmosféry bližších velkých planet. Ačkoliv vnější planety od Slunce přijímají méně energie než vnitřní planety, rozptylují do okolního vesmíru méně energie než přijmou od Slunce. Model proto vysvětluje, proč planeta Neptun má nejsilnější atmosférickou cirkulaci ze všech velkých plynových planet, přestože se pohybuje dále než planety Jupiter a Saturn. (S. Sukoriansky, B. Galperin, N. Dikovskaya, Physical Review Letters, 16. září 2002)

Podobně jako ostrá špička tyče bleskosvodu mění elektrické vlastnosti prostoru kolem budovy, také silně zakřivené povrchy v nanoskopickém měřítku mění některé elektromagnetické vlastnosti fyzikálního vakua v jejich okolí. Proto se také mění chování atomu poblíž nanotěles, jako jsou kvantové tečky, nanokuličky, nanoválečky a podobně. Tento Purcellův jev vzniká v důsledku "citlivosti" excitovaného elektronu v atomu na pozměněnou strukturu fyzikálního vakua poblíž oblasti v jeho okolí.

Nové výpočty, které provedli výzkumníci Běloruské státní univerzity v Minsku, ukázali, že díky jedinečným vodivým vlastnostem uhlíkových nanotrubiček lze intenzitu fluorescence excitovaných atomů nebo molekul v jejich okolí zesílit téměř miliónkrát.

Purcellův jev byl již pozorován v řadě jiných případů. Běloruští vědci (kontakt: Prof. Sergei Maksimenko, [M2]) doufá, že nalezne další spolupracovníky s jejichž pomocí se podaří otestovat běloruskou hypotézu. Výzkumníci doufají, že bude možno také zesílit rychlost spontánního rozpadu atomových jader, atomů nebo organických molekul vně nebo uvnitř nanotrubiček. (Bondarev et al., Physical Review Letters, 9. září 2002)

Elektronika pevné fáze mimo jiné vedla k vývoji transistoru řízeného polem (FET, field effect transistor), v němž malé napětí na hradle řídí tok větších proudu obvodem. Následně vznikla optoelektronika, která vedla ke vzniku světlo emitujících diod (LED, light emitting diode). Elektrony a díry (po chybějících elektronech) vedou ke vzniku světla. Později vznikla spintronika, která vedla k vývoji obvodových elementů jako magnetoresistivních sensorů. V těchto obvodech se využívá polarizace elektronu (směru magnetického momentu elektronu). Nyní se výzkumníci rozhodli sloučit optické a magnetické vlastnosti do jediné technologie.

Některé první kroky již byly učiněny. Zeslabené magnetické polovodiče (DMS, dilute magnet semiconductors), materiály, které jsou dopovány atomy magnetických kovů, mohou být feromagnetické. Tyto materiály lze zmagnetizovat a magnetické zůstanou až do Curieovy teploty, pod níž dochází k fázovému přechodu a materiál se stává supravodivým. Polarizované elektrony lze také využít pro produkci polarizovaných fotonů. Dosud posledním úspěchem bylo vytvoření křemíkově kompatibilního spintronického materiálu s provozní pokojovou teplotou.

Arthur Hebard [M3] a jeho kolegové z Floridské univerzity ukázali, že polovodič GaP dopovaný atomy manganu se stává a zůstává magnetickým dokonce při pokojové teplotě. Proto lze očekávat, že příbuzné materiály, jako InGaP a AlInGaP, používané ve světlo emitujících diodách, se mohou také stát magnetické, když budou dopovány atomy manganu. Takové materiály by bylo možno využít pro výrobu emitorů polarizovaného světla. Vývoj by mohl vést ke světelným diodám spin-LED a k transistorům spin-FET, které by vyžadovaly menší operační napětí než běžné transistory FET. Ještě slibnější by mohla být integrace dopovaných GaP spin- FET a spin-LED s křemíkovou technologií. Výzkumníci dále ukázali, že vývoj přesně dopovaných materiálů vyžaduje těsnou spolupráci mezi fyziky pevných látek a inženýry. (Theodoropoulou et al., Physical Review Letters, 2. září 2002)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 603. September 9, 2002 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

"Hyper-fokusaci" zvukové vlny s časově obrácenou akustikou experimentálně vyzkoušeli výzkumníci ve Francii (Julien de Rosny, CNRS/ESPCI/University of Paris, [M1]) a nabídli tak novou možnost, jak překonat tzv. "difrakční mez" při zobrazování objektů. Dokonce v případě, že zvuková vlna je vyslána nanoskopickým zdrojem, je často obtížné nebo nemožné tuto vlnu soustředit na samotný zdroj. Stejná situace nastává pro všechny typy vln včetně světla. Běžné čočky nezachycují vlnu v jejím zdroji, ale soustřeďují mnoho vlnových délek z okolí. Čočky proto nemohou soustředit vlnu do bodu o velikosti menší než je polovina její vlnové délky. Toto omezení označované jako "difrakční mez" obvykle určuje velikost nejmenších podrobností, které lze vidět běžným optickým mikroskopem, a velikost nejmenších obvodů, které jsme schopni mikrolitograficky vyrobit použitím světla a čoček.

Nyní však výzkumníci jsou schopni difrakční mez překonat a tím dosáhnout lepšího rozlišení mikroskopů a výroby menších integrovaných obvodů. Lepšího soustředění zvuku se dosahuje zachycením "blízkých" komponent zvukové vlny. Výzkumníci vypracovali novou metodu průlomu difrakční meze použitím "časově obrácené" akustiky. Tato metoda zachytí přicházející zvukovou vlnu, vytvoří její časově obrácenou verzi, kterou zašle zpět ke zdroji zvuku. Konvenční časově obrácená akustika je také omezena difrakcí, protože předchozí zařízení časově obrácené akustiky zachycují zvukovou vlnu z okolí a nikoliv ze zdroje.

V novém experimentu výzkumníci připojili reproduktor na 1,9 milimetrů silnou skleněnou desku. Z kontaktního bodu o velikosti asi 100 mikronů výzkumníci vysílali 5 mikrosekund dlouhé zvukové pulsy o kmitočtu 500 kHz. Zvukové vlny se pohybovaly podél desky a náhodně se odrážely od mnoha bodů na jejím vnějším okraji. Laserový interferometr zaznamenával počáteční vlnu včetně jejích blízkých komponent a její trajektorii po dobu 1,5 milisekundy. Použitím této informace výzkumníci ze stejného kontaktního bodu vysílali časově obrácenou verzi původní zvukové vlny. Okraj skleněné desky, od něhož se chaoticky odrážela původní zvuková vlna, se pro časově obrácenou vlnu choval jako velký počet malých čoček. Tato zvuková vlna se dokonale soustředila (ačkoli byly využity jen vzdálené komponenty) a byla zasílána nazpět do malého bodu o velikosti 100 mikronů, z něhož byla původní zvuková vlna vyslána. Soustředěná vlna však obsahovala nežádoucí "divergující" komponentu, která vlnu rozptyluje do okolí (viz animace na [X1]). S cílem vyloučit tuto komponentu výzkumníci generovali chybějící blízké komponenty časově obrácené vlny ve správném časovém intervalu tak, aby vyrušily divergující komponentu. Výsledkem celého experimentu byla fokusace původní zvukové vlny do bodu, jehož velikost byla 1/14 vlnové délky této vlny, tedy sedmkrát méně, než umožňují difrakční mez. (de Rosny and Fink, Physical Review Letters, 16. září 2002)

V klasických telefonních ústřednách byly tisíce kabelů, které visely z řady panelů ve stojanech. Nyní podobnou věc můžeme vidět v nanoskopickém měřítku. Výzkumníci japonské společnosti Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NIT) vytvořili standardní litografickou metodou jakousi hřídel několik nanometrů silných křemíkových tyček a v dalším kroku nechaly vyrůst síť uhlíkových nanotrubiček, které propojily jako mosty okolní křemíkové tyčky. Výzkumníci z NIT (kontakt: Yoshikazu Homma, [M2]) mohou posílat těmito trubičkami elektrické proudy. Cílem je zajistit propojení mezi nanoskopickými zařízeními a také vytvořit určitý typ sítě nanotrubičkových transistorů nebo dokonce heuristické (samovolně se učící) neuronové sítě. Uhlíkové nanotrubičky mají proměnlivé elektrické vlastnosti. Mohou se například chovat jako polovodiče typu n nebo typu p podle příměsí. Dnes nejvíce vzbuzují pozornost kovové nanotrubičky, protože se v nich mohou elektrony pohybovat po "balistické" dráze (pohybují se po přímé dráze s několika odrazy od stěn nanotrubičky) dokonce při pokojové teplotě. Další přitažlivou vlastností jsou fotonické interakce nanotrubičkových polí. (Homma et al., Applied Physics Letters, 16. září 2002)

Mediální osobnosti a charismatičtí vůdci, jako byl Adolf Hitler, mohou mít podle různých modelů "malospolečenské sítě" destabilizující vliv na společenské skupiny. Tento závěr zřejmě intuitivně odpovídá historickým událostem jako jsou občanské války nebo náboženská hnutí. Podle nového modelu však spojení dlouhého dosahu v dané síti (která omezují stupeň oddělení členů sítě) může navrátit systém do rovnováhy. Nový model kombinuje scénáře "malospolečenské sítě" se scénářem "vězeňského dilematu", který poprvé navrhl americký matematik maďarského původu John von Neumann.

"Vězeňské dilema" spočívá v následujícím problému. Policie dopadne dva zloděje a drží je ve vazbě odděleně, aniž mají možnost vzájemné komunikace. Zločinci mohou zvolit jednu z možností: buď obvinit toho druhého, anebo mlčet. Nepřizná-li se ani jeden, čeká oba rok vězení. Bude-li první vypovídat a druhý ne, bude první osvobozen, zatímco druhý dostane patnáct let. Přiznají-li se oba, čeká je oba deset let vězení. Jakou mají zvolit taktiku? V teorii her, která má široké použití v ekonomii, je třeba zkoumat dilema na základě Nashovy rovnováhy. Každý hráč na ně musí odpovídat nejlepší možnou strategií se zřetelem k tomu, jakou strategii volí ostatní hráči. Je paradoxní, že pro vězně je nejlepší vypovídat. Jestliže jeden bude mluvit a druhý bude mlčet, bude osvobozen ten, kdo se přizná. Nejlepší odpovědí na to, že druhý mlčí, je vypovídat. Stejně tak, jestliže druhý začne mluvit, je nejlepší strategií mluvit také, protože v opačném případě ten, kdo mlčí, stráví ve vězení o pět let víc. Takové situace se objevují i ve skutečném životě. Eskalace zbrojení odpovídá - ve zvětšeném měřítku - dilematu vězňů, zrovna tak jako uvalení cel na zboží.

Zmíněný kombinovaný model by mohl pomoci porozumět dynamice takového sociálního chování, jako je kouření nebo fetování mladistvých, které je ovlivněno různými faktory, včetně místního sociálního prostředí a příkladů ze sdělovacích prostředků.

Společný tým výzkumníků z Ajou University, Chungbuk National University, Soulské University v Koreji, a Umea University ve Švédsku nedávno objevil ve zjednodušeném dvojrozměrném modelu malospolečenské sítě, jak vzniká nestabilita ve společenských systémech, způsobená vlivnými osobnostmi. Výzkumníci (Beom Jun Kim, [M3]) vytvořili mřížku 1024 bodů, které představovaly vzájemně propojenou skupinu jedinců. Některým bodům mřížky byla náhodně přisouzena role spolupracujícího (tj. nekuřáka), zatímco jiným byla přisouzena role chybujícího (tj. kuřáka). Po takovém náhodném přiřazení jedinci začali hrát určitou verzi hry vězeňského dilematu se svými nejbližšími osmi sousedy. Klasické vězeňské je hra dvou hráčů, z nichž každý se rozhoduje, zda bude nebo nebude spolupracovat s policií s cílem co nejvíce zmenšit svůj trest. V novém malospolečenském vězeňském dilematu každý jedinec zkoumá své nejbližší sousedy a získává body v závislosti na svém vlastním stavu jako spolupracujícího nebo chybujícího a na stavech svých sousedů. Jedinci mohou změnit svůj vlastní stav v závislosti na počtu bodů po každém kole této hry.

Ve snaze modelovat vliv neobyčejně silného jedince výzkumníci vytvořili spojení od jednoho náhodně zvoleného vlivného jedince k několika vzdáleným jedincům v síti. V reálném životě vlivného jedince může představovat slavná osobnost, charismatický vůdce nebo náboženský demagog, který má přístup k hromadně sdělovacím prostředkům nebo k Internetu. Pokud je vlivný jedinec chybujícím, síť se nakonec zhroutí do některého z četných typů anarchie s řadou spolupracujících, kteří budou také chybovat. Prospěch spolupracujících ale může navrátit systém do rovnováhy. Čím delší spojení v síti existují, tím pomaleji se systém obnoví. Přestože tento model je hrubou analogií skutečných lidských vztahů, jasně naznačuje, že rostoucí počet dlouhých spojení mezi lidmi může destabilizovat celá společenství lidí. Tento překvapivý výsledek je v rozporu s obecnou představou, že spojení napříč kulturami a národy má téměř vždy blahodárný vliv na celou společnost. (B.J. Kim et al., Phys. Rev. E, srpen 2002)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 604. September 13, 2002 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

Výzkumníci laboratoře ze střediska Evropské rady pro jaderný výzkum CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléare) poprvé vytvořili, po krátkou dobu uchovali a detekovali ochlazené atomy antivodíku.

Příroda sice umožňuje existenci antičástic, ale ve vesmíru je jich mnohem méně než částic. Určité množství antiprotonů pozorujeme v kosmickém záření. Positrony vznikají v určitých oblastech vesmíru, kde je dostatek energie, jako jsou jádra galaxií. Avšak větší objekty z antihmoty, jako jsou antiatomy, antihvězdy nebo antigalaxie, nebyly v pozorovatelné části vesmíru objeveny, protože by se musely při anihilaci s hmotou projevovat velmi intenzivním gama zářením. Takové záření nebylo pozorováno a záblesky paprsků gama jsou jiného původu.

Vytvořit antivodík je poměrně obtížným úkolem. Antiprotony a positrony se pohybují značnou rychlostí, která jim zabraňuje vytvořit neutrální atomy. Před několika lety se podařilo vyrobit horké atomy antivodíku srážkami v zařízení Fermilab v CERN. Tyto antiatomy ale nebylo možno podrobněji studovat, protože díky své vysoké energii velmi rychle narážely do detektorů, které měly prokázat jejich existenci.

Výzkumníci společného týmu ATHENA vytvořili atomy antivodíku rozptylem roje antiprotonů v oblaku positronů v 16 centimetrů dlouhé cylindrické pasti. Antiatomy prozrazují svoji přítomnost anihilací s atomy. Srážkou protonu s antiprotonem vzniká několik mesonů pí, které lze detekovat v křemíkových mikroproužcích. Tento detektor je schopen zjistit anihilaci s přesností 4 mm. Opuštěný positron z antiatomu se obvykle srazí s nejbližším elektronem a vznikne dvojice gama paprsků s energií 511 keV, které lze detekovat v krystalech CsI.

Výzkumníci týmu ATHENA [X1] nyní chtějí ozařováním vzorku atomů antivodíku laserem zjistit, zda jimi reemitované spektrum záření odpovídá spektru záření atomů běžného vodíku.

Tento experiment není prvním experimentem, při němž vznikly atomy antivodíku. První srážky positronů s antiprotony byly již provedeny před několika lety v CERN a na zařízení Fermilab. Ve všech těchto experimentech se však nepodařilo atomy antivodíku uchovávat k pozdějšímu studiu, protože po krátké době anihilovaly s atomy běžného vodíku. Proto bylo nutné rychlost antiprotonů (které po vzniku mají vysokou energii) zpomalit a uchovávat je v nějakém zařízení, jako je v CERN zpomalovač antiprotonů (AD, Antiproton Decelerator). V únoru 2002 byl proveden experiment ve spolupráci s týmem ATRAP [X2], při němž se již podařilo atomy antivodíku zachytit, ale ještě nebylo možno přímo detekovat jejich polohu. Výzkumníci týmu ATHENA odhadují, že se jim podařilo vytvořit a na krátkou dobu zachytit asi 50 tisíc atomů antivodíku. Atomy antivodíku se volně pohybují a po určité době samovolně anihilují s atomy vodíku. K jejich vytvoření použili asi 1,5 miliónu antiprotonů. (Amoretti et al., Nature, 18. září 2002)

Výzkumníci z Tokijské univerzity zemědělství a technologie vyrobili katodovou trubici v pevném stavu. Starší katodové trubice, které se běžně používají v televizorech a monitorech počítačů, se skládají z několika rozměrných skleněných nádob, které emitují elektrony z horké katody (katodové paprsky) na obrazovku pokrytou fluorescentní látkou. V katodové trubici v pevném stavu se elektrony pohybují balisticky po přímých drahách kaskádou porézních křemíkových nanokrystalů. Navíc v tomto uspořádání se elektrony pohybují kolmo k povrchu zařízení a jsou generovány takovým způsobem, že dopadají na lineární pole fluorosecentních pixelů. Jde tedy o skutečnou planární (rovinnou) emisi světla. Nobuyoshi Koshida tvrdí, že jeho zařízení na rozdíl od jiných typů plochých luminiscentních zobrazovacích jednotek má všechny důležité vlastnosti: má nízkou spotřebu energie, využívá křemíkové komponenty, vytváří ostrý obraz, který lze značně zvětšovat, rychle reaguje na změny a je levné díky jednoduché konstrukci. (Nakajima et al., Applied Physics Letters, 23. září 2002; kontakt: Nobuyoshi Koshida, [M1], [X3]).

Šifrovací klíče potřebné k šifrování transakcí kreditních karet a jiných důležitých informací zasílaných kyberprostorem často vyžadují vytvoření náhodných čísel. Generování skutečně náhodných čísel je obtížným problémem. Generátory náhodných čísel jsou ve skutečnosti generátory pseudonáhodných čísel, které obecně využívají deterministické algoritmy. Takové algoritmy lze často při určitém vynaloženém úsilí odhalit. James Gleeson, fyzik ze Státní univerzity v Kentu, nyní nabídl rychlé a levné řešení. Paprskem laseru ozařoval vzorek kapalných krystalů. Tento vzorek byl vystaven turbulentnímu proudění, které způsobuje náhodné fluktuace v orientaci kapalných krystalů. Digitální informace získávaná ze vzorku pak představuje posloupnost náhodných čísel. Protože celý generátor náhodných čísel využívá běžnou technologii kapalných krystalů a běžný polovodičový laser, Gleeson tvrdí, že jeho zařízení bude brzy využito v řadě procesů, které vyžadují generování náhodných čísel. (Applied Physics Letters, 9. září 2002.)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 605. September 18, 2002 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

[I2] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 577. February 20, 2002 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.