Fyzikové z americké Národní laboratoře v Livermore studovali plasmu v pevném stavu - mřížku iontů berylia (atomů s chybějícími dvěma nebo třemi ze čtyř elektronů), která po několik nanosekund zůstává v pevném stavu. Tohoto výsledku dosáhli ve dvou krocích. Nejprve intenzivním roentgenovým zářením, vytvořeným výkonným laserem, ozařovali kovovou fólii s naneseným beryliem, až došlo k ionizaci atomů odtržením elektronů. Krátce předtím, než se pevná látka odpařila, druhý laser vytvořil diagnostické roentgenové paprsky. Rozptýlené roentgenové paprsky ukázaly, že hustota elektronů byla vyšší než 2.10²³ elektronů v krychlovém centimetru a že teplota elektronů dosahovala 600 000 Kelvinů. Těchto podmínek lze u plasmy atomů s nízkým atomovým číslem (jako jsou berylium nebo isotopy vodíku, v budoucnu vhodné jako palivo pro jadernou fúzi) dosáhnout jen obtížně. Siegfried Glenzer[M1] a jeho kolegové provádějí tento výzkum jako součást studia jaderné fúze na zařízení NIF (the National Ignition Facility), v němž lze dosáhnout stlačení látky na hustotu 1000 krát vyšší než má pevná látka. (Glenzer et al., Physical Review Letters; [X1])

Konvenční teorie temné hmoty ve vesmíru získala určitou podporu v novém souboru pozorování, která oznámili vědci ze zařízení SDSS (the Sloan Digital Sky Survey) v květnu 2003 na zasedání na Kanárských ostrovech. Jedním z hlavních důvodů, proč astronomové věří v existenci nesvítící hmoty, je pohyb galaxií uvnitř galaktických kup a pohyb hmoty v jednotlivých galaxiích zdánlivě v rozporu se zákony nebeské mechaniky. Podle jedné teorie musí existovat dodatečná (avšak nekonvenční) hmota, která se nachází v blízkosti galaxií (teorie temné hmoty) nebo známé zákony klasické mechaniky musí být doplněny (tzv. modifikovaná Newtonova dynamika). Výsledky pozorování 3000 galaxií (z počtu 250 tisíc galaxií, které výzkumníci zařízení SDSS objevili) potvrzují teorii temné hmoty v neprospěch teorie modifikované Newtonovy dynamiky na základě profilu rychlostí satelitních galaxií. [X2]

Echolokace mořským savcům pomáhá při pohybu v hloubkách vysíláním zvukových vln a příjmem jejich odrazů od mořského dna a od různých objektů. Tato echolokace vyžaduje přesný časový rozklad při rozlišování vysílaných a odražených signálů. Nedávno tým vědců z Ruské akademie věd a z Univerzity na Havajských ostrovech studoval tento proces pomocí záznamu sluchových odpovědí mozkového kmene u druhu velryby [Pseudorca crassidens]. Testovaná velryba byla vycvičena, aby spolupracovala při umístění přísavkové elektrody (umístěnou za dýchacím otvorem) pro snímání EEG signálů a aby ochotně naznačovala, zda zjistila přítomnost nějakého cíle. Intenzita vysílaných signálů je samozřejmě větší než intenzita odražených signálů, avšak amplituda případné odpovědi mozkového kmene (při poslechu vlastního signálu a jeho odrazu) je zhruba stejná. To přivedlo výzkumníky na myšlenku, že nějaký mechanismus musí maskovat vysílané signály, aby velryba vnímala odrazy zvukových signálů. (Supin et al., Journal of the Acoustical Society of America, květen 2003; kontakt: Alexander Supin, [M2])

Vesmírná mise do zemského jádra podle Davida Stevensona z Kalifornského institutu technologie (Caltech) není nemožným projektem. Vesmírem, v tomto případě, není vakuum, ale hustá hornina, a "kosmickou lodí" není výzkumná loď typu Voyager, ale seismický detektor velikosti grapefruitu.

Tato mise by mohla vypadat následovně: Pomocí explozivního zařízení určitého typu by se v hornině vytvořila trhlina. Touto trhlinou by mohl pronikat roztavený kov obsahující sondu. Kovem vyplněná trhlina by klesala vlastní gravitací rychlostí až 5 m/s. Stevenson poznamenává, že trhliny v zemské kůře obvykle přivádějí žhavé magma ze zemského pláště na povrch. Sonda zhotovená z velmi odolné slitiny, tavící se při velmi vysokých teplotách, by mohla komunikovat s výzkumným střediskem prostřednictvím seismických vln. Stevenson [M3] tvrdí, že jeho myšlenka přímého průzkumu jádra Země dosud nemá konkrétní rozměry, ale je zajímavou vědeckou možností. Náklady na celou misi by zřejmě dosáhly nákladů vynaložených na kosmický program, ale vědecký přínos by byl značný. Získali bychom cenné informace o zdrojích energie (jako je přirozená radioaktivita) ve velkých hloubkách, o původu horkých skvrn (které zřejmě byly příčinou vzniku Havajských ostrovů) a o vlastnostech hmoty v zemském jádru. (Nature, 15. května 2003, [X3])

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 638. May 22, 2003 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

Část trávicího procesu probíhá opakovanými stahy silných svalů tenkého střeva, které posouvají zbytky potravy trávicí soustavou. Stejný princip "peristaltiky" může na nanoskopické úrovni přenášet velmi malé objekty tlakem šikovně uspořádaných světelných impulsů.

David Grier a Brian Koss z Univerzity v Chicagu použili metodu optické pinzety pro posouvání částic pomocí několika laserových paprsků. Místo statického pole světelných paprsků však použili počítačem generované hologramy, které přeměnily jediný paprsek světla ve velký počet optických pastí. Každý hologram lze považovat za zvláštní difrakční mřížku, která vytváří pravidelnou síť stovek optických pastí. Nanoskopické objekty lze v těchto pastích zachytit a pak lze těmito optickými pastmi různě pohybovat. Tímto způsobem lze přesouvat předměty v trojrozměrném prostoru.

Metodu lze využít pro vkládání objektů do mikroskopických nádob a pro jejich vyjímání z těchto nádob nebo pro umisťování a rotaci biologických buněk v zorném poli mikroskopu. Grierova výzkumná práce přispěla k vývoji komerční verze této holografické optické pinzety, kdy obrazec 200 optických pastí lze měnit nebo obnovovat až 100 krát za sekundu. (Mimochodem, způsoby, jak vědecký výzkum přechází do obchodně využitelných produktů, jsou námětem na samostatný příběh. Například společnost Arryx Inc.[X1], v níž Grier začínal svoji vědeckou dráhu, má vědecký poradní výbor, v němž působí někteří významní vědci s Princetonu, Národního ústavu zdraví, z Whiteheadova institutu, z Harvardské univerzity a ze Severozápadní univerzity).

V "peristaltickém" operačním módu jsou částice vytlačovány z jedné pasti do druhé jako v korečkovém rypadlu. V "termálním" módu přenos částic z pasti do pasti probíhá v intervalech volné difúze. Tento mód může být užitečný pro oddělování molekul DNA při procesu sekvencování genů.

Z fyzikálního hlediska Grier tvrdí, že nejdůležitějším aspektem jeho holograficky generované pinzety je schopnost využít časově proměnnou potenciální energii pro pohyb malých objektů způsobem "bez vnějších sil". Z biofyzikálního hlediska Grier poukazuje na schopnost proniknout do mikroskopického prostředí a umisťovat mikroskopické vzorky tam, kam právě potřebujeme. (Koss and Grier, Applied Physics Letters, 2. června 2003; [M1], WWW stránky laboratoře: [X2])

Novou optickou geometrickou fázi změřila poprvé skupina fyziků z Colgate University. Tato nová geometrická fáze souvisí se světelnými paprsky nesoucími orbitální úhlový moment. Tento výzkum lze považovat za další krok k pochopení a využití podivnosti kvantového světa v novém směru výpočetní techniky.

Abychom objasnili podstatu a význam nového jevu, rozdělíme vysvětlení na několik částí, kdy budeme uvažovat samostatně fázi, orbitální úhlový moment světla a fázi světla.

Objasněme nejprve pojem fáze. Mnoho periodických jevů lze popsat fází. Například u ručičkových hodin fází (orientací) minutové ručičky chápeme její úhlovou vzdálenost od dvanáctky, tedy například čtvrt, půl, tři čtvrtě. Každých 60 minut minutová ručička prochází bodem se stejnou fází. Periodické jevy lze často popsat funkcí

    y(t) = A sin(wt + f)

kde A představuje amplitudu (maximální odchylku od nulové polohy), w představuje frekvenci (počet průchodů nulovou polohou za určitý časový interval) a f představuje fázi, tedy časové posunutí nejbližší nulové polohy y=0 od časového okamžiku t=0.

Nyní uvažujme jiný typ fáze. Představme si šipku na povrchu Země orientovanou na sever. Řekněme, že stojíme na rovníku. Nyní beze změny orientaci šipky touto šipkou posuneme po rovníku o jeho jednu čtvrtinu. Původní šipka a nová šipka stále směřuje na sever. Nyní posuňme původní a novou šipku až na severní pól. Obě šipky budou svírat pravý úhel. Vidíme, že pohybem po uzavřené křivce došlo v určitém bodě ke změně orientace šipky. Jinými slovy, kvůli vlastní zakřivené geometrii dráhy se objevila změna fáze. Tento typ změny fáze se může vyskytnout v kvantových systémech.

Nyní objasníme pojem orbitálního úhlového momentu. Částice světla nese hybnost rovnou podílu Planckovy konstanty a vlnové délky odpovídající vlny. Světlo však má také vnitřní úhlový moment označovaný jako spin. Spinový úhlový moment lze orientovat polarizátory. Světlo jako elektromagnetické vlnění lze popsat vektorem elektrické intenzity a vektorem magnetické intenzity. Vektor elektrické intenzity světla osciluje vertikálně nahoru a dolů nebo horizontálně dopředu a nazpět. Pokud je světelná vlna kruhově polarizována (elektrické pole se pohybem vlny stáčí jako vývrtka), pak spin odpovídá dvěma různým způsobům stáčení tohoto pole: ve směru a proti směru hodinových ručiček. Pro účely počítačového zpracování dat bity 0 a 1 mohou odpovídat buď vertikální a horizontální polarizaci anebo polarizaci ve směru a v protisměru pohybu hodinových ručiček.

Co však pro světlo znamená termín "orbitální" úhlový moment? Co je oněmi orbitami? Zobrazme hodnoty elektrického pole na vertikální rovinný řez světelným paprskem. Pro vertikálně polarizované světlo je elektrické pole ve všech bodech řezu orientováno vertikálně. Tato orientace se v čase nemění.

Pro kruhově polarizované světlo budou pole v řezu v určitém okamžiku orientována stejným způsobem. O okamžik později se však elektrické pole částečně posune například ve směru hodinových ručiček, tedy změní se fáze elektrického pole, avšak orientace pole v každém bodě vertikálního řezu zůstane stejná. Použitím zvláštních mřížek lze vytvořit zcela odlišný mód světla, kdy fáze elektrického pole se stáčí kolem osy paprsku světla. Světlo pak nese orbitální úhlový moment. Celý princip si lze prohlédnout na webových stránkách Colgate University [X3].

Tuto novou vlastnost světla lze využít v budoucích kvantových výpočtech. Například nedávno skupina z Univerzity ve Vídni použila orbitální úhlový moment pro vytvoření trojrozměrného vázaného stavu ("qutrit", obdoba kvantového bitu "qubit") (Vaziri et al., Physical Review Letters, 9. prosince 2002).

Posledním pojmem je geometrická fáze. Když se světelný puls pohybuje po uzavřené dráze v reálném prostoru, fáze navráceného paprsku se může nepatrně lišit od fáze paprsku v počátečním bodě. Tento nesoulad (který se projevuje interferencí) lze ovlivňovat změnou délky dráhy. Lze jej však ovlivňovat také změnou geometrie dráhy. Navíc příslušným prostorem nemusí být reálný prostor. Pokud změníme "mód" (množinu stojatých vln v paprsku), můžeme vytvořit fázi změnou geometrie dráhy v "prostoru módů". Právě tuto změnu změřili fyzikové z Colgate University (viz [X4])

Změna fáze, která se objevuje v kvantovém systému, pokud se pohybuje po uzavřené dráze v prostoru stavů nebo parametrů, se nazývá "geometrická fáze". Změnu geometrické fáze lze měřit, jestliže světlo opustí uzavřenou dráhu a vytvoří spirální interferenční obrazec ve vnějším detektoru. (Galvez et al., Physical Review Letters, 23. května 2003; kontakt: Kiko Galvez, [M2]). (Další podrobnosti o geometrické fázi viz Physics Today, prosinec 1990)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 639. May 30, 2003 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

Femtosekundové lasery pro řezání a zobrazování mozkové tkáně představil výzkumný tým fyziků a farmakologů. Na zasedání CLEO/QELS v Baltimore začátkem června 2003 Jeff Squier z Colorado School of Mines [M1] popsal automatizovanou, plně optickou metodu pro provádění histologie, tedy studium biologických tkání na mikroskopické úrovni. Histologie, která se provádí většinou na specializovaných klinikách (kde se např. provádí biopsie tkáně z předpokládaného nádoru plic) a v biologickém výzkumu (např. při studiu anatomie svalů), je náročný proces, který vyžaduje velmi zkušené techniky pro krájení zmrazených vzorků tkáně na tenké plátky, které lze studovat optickým mikroskopem. Nyní Squier a jeho kolegové předvedli zcela novou metodu histologie použitím femtosekundových laserů. Na rozdíl od standardní metody nová metoda nevyžaduje zmrazení biologických vzorků (které může tkáň zcela zničit) a je schopna řezat velmi měkké tkáně (což je výzva standardním histologickým metodám). Pomocí nové metody se poprvé podařilo získat vzorek s fluoroscentně obarvenou vrstvou pro zvýraznění požadovaných struktur (např. nervové buňky) v tkáni. Dále se používá laserový paprsek relativně nízké intenzity (asi 100 Gigawattů na centimetr čtverečný) pro získání snímků (pomocí různých optických technologií) těchto struktur. Rozlišení vzorku dosahuje 30 mikronů. Po získání prvního snímku výzkumníci zvýšili výkon laseru (asi 100 Terawattů na centimetr čtverečný) tak, aby světlo odstranilo 100 mikronů hlubokou vrstvu tkáně. Do této tkáně se přidá další fluoroscentní barvivo a paprsek nízké intenzity umožní získat další snímek. Tento proces lze opakovat, dokud zůstane k dispozici nějaká vrstva tkáně. Složením po sobě jdoucích dvojrozměrných snímků lze vytvořit trojrozměrný obraz. Squier a jeho kolegové tímto způsobem získali snímky mozkové tkáně zvířat s vysokým rozlišením, např. krevní cévy v neocortexu krys.

Protože metoda s použitím femtosekundového laseru zcela zničí vzorky tkáně, není vhodná pro některé klinické aplikace, jako je biopsie tkáně z plic, kdy lékaři tuto tkáň potřebují zachovat pro budoucí porovnání. Na druhé straně tato metoda je vhodná pro řadu aplikací, jako je studium tkání transgenních živočichů, jako jsou geneticky modifikované myši. Výzkumníci např. mohou použít fluoroscentně značený gen a pak studovat, jak se tento gen šíří v tkáni živočicha.

Plasmovou záklopku, zařízení, které používá elektricky nabité částice jako bariéru mezi vzduchem a vakuem, vyvinul společný tým z laboratoří amerického ministerstva pro energii v Brookhavenu a Argonne. Tyto dvě laboratoře spojily síly, aby sestrojily potřebnou komponentu pro fotonový zdroj Advanced Photon Source v laboratoři Argonne.

Uvnitř stěn urychlovačů, synchrotronů a částicových prstenců existuje vysoké vakuum, které umožňuje částicím neomezený pohyb. Pokud do zařízení pronikne vzduch, paprsek částic se rozptýlí a jejich energie může poškodit stěny zařízení. Čím rychleji je průnik vzduchu uzavřen, tím menší škody částice mohou způsobit. Plasmová záklopka, která nemá žádné pohyblivé části, se může aktivovat během nanosekundy, tedy miliónkrát rychleji než mechanická záklopka. Tým z Brookhavenu a Argonne vytvořil hustou plasmu o vysoké teplotě (hustý plyn elektricky nabitých částic), která je udržována pohromadě elektrickými a magnetickými poli. Plasma je uchovávána v měděném válci a dosahuje teploty asi 15 tisíc Kelvinů (tedy asi 50 krát více, než je pokojová teplota). Částice plasmy se při této teplotě pohybují tak rychle, že se srážejí s molekulami vzduchu a zabraňují jim průchodu do vakua. Navíc silná elektromagnetická pole zabraňují, aby samotná plasma pronikala do vakua. (tisková zpráva laboratoře v Brookhavenu, 28. května 2003, [X1])

Plasmová záklopka je rychlejší a složitější verzí dříve sestrojeného "plasmového okna" (Scientist, 12. dubna 2003). Představuje dosud poslední příklad nového používání plasmy v aplikacích částicové fyziky vysokých energií. Jiným nedávnými příklady jsou plasmové urychlování antihmoty (Physic News Update 634), plasmové čočky (Physics News Update 508) a plasmový rozptyl paprsků částic o vysoké energii (Physics News Update 540).

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 640. June 5, 2003 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

Výzkumníci z Kalifornského institutu technologie (Caltech) dosáhli významného pokroku při řešení záhady týkající se vzniku samoorganizovaných prstencových uspořádání plasmy, které jsou např. zbytkem prstenců dýmu. Je známo, že vodivá plasma vlivem magnetického pole může tato uspořádání také vytvořit. Proces vzniku je považován za určitý druh dynama, kdy vnitřní magnetická pole mění své uspořádání nebo se dokonce zesilují, aby dosáhla stabilního stavu s minimální energií pro vnitřní magnetické síly. (Podobné argumenty s minimálním stavem energie mohou vysvětlit, proč vznikají mýdlové bubliny ve tvaru koule a nikoliv krychlí nebo jiných těles).

Nyní se však podařilo definitivně prokázat, jak se plasma přeměňuje z nestabilního uspořádání s vysokou vnitřní energií do samoorganizovaného prstencového uspořádání. Nový experiment vrhá světlo na tento jev získáním snímků plasmy při vzniku těchto uspořádání. Snímky ukazují, že plasmové proudy nejprve tečou po přímkách kolem obklopujícího magnetického pole. Plasmové proudy posléze vytvářejí záhyby, které se stáčejí do šroubovice. Tato šroubovice působí jako proudová cívka nebo solenoid a zesiluje původní přímé magnetické pole. Po překročení určité prahové hodnoty počátečního magnetického pole vzniká samoorganizované prstencová uspořádání, nazývané "sferomak". Sferomaky jsou zřejmě slibnou cestou pro jadernou fúzi s využitím plasmy. Pochopení jejich vzniku a uspořádání přispěje nejen k budoucím experimentům ale snad také k čistým zdrojům energie.

Navíc vznik sferomaků může pomoci vysvětlit chování extrémně horké plasmy ve sluneční koróně, může objasnit fyziku výtrysků z černých děr, jader galaxií a jiných astrofyzikálních objektů. (S. C. Hsu and P. M. Bellan, Physical Review Letters, 30. května 2003).

Kompozitní vlákno z uhlíkových nanotrubiček se podařilo zhotovit vstřikováním jednostěnných nanotrubiček do tenké trubice vyplněné polyvinylalkoholem, přičemž vznikl pružný gel, který lze natáhnout až do délky stometrových vláken. Podle vědců Texaské univerzity v Dallasu, kteří celý proces vymysleli, výsledné vlákno je mnohem pevnější než kterékoliv přírodní nebo syntetické organické vlákno a vydrží pnutí až 1,8 gigapascalu. Vlákno má průměr jen 50 mikronů a 60 procent jeho hmotnosti představují nanotrubičky. Výzkumníci jsou přesvědčeni, že nové vlákno nalezne uplatnění v konstrukcích sensorů, anténách, kondenzátorech nebo dokonce bateriích. (Dalton et al., Nature, 12. června 2003.)

Jeden z nejúžasnějších objevů konce 20. století, rastrovací tunelový mikroskop (STM, scanning tunneling microscope), umožňuje zobrazovat v atomovém měřítku tvar elektricky vodivých povrchů, jako jsou kovy. Nyní výzkumníci z Colorado School of Mines (Peter Sutter, [M1]) vypracovali a předvedli novou metodu, označovanou jako "energeticky filtrovaná rastrovací tunelová mikroskopie", která je analogií barevných filtrů v optickém mikroskopu. Stejně jako barevné filtry umožňují snadněji odlišit zkoumané struktury a objekty na fotografii, energeticky filtrovaný STM umožňuje snadněji odlišit chemicky podobné atomy, což je obvykle velmi obtížný problém. Nová metoda dokonce umožňuje určit některé chemické vazby na povrchu vzorku. Běžný STM používá kovovou sondu, která je obecně nejcitlivější na elektrony na povrchu s nejvyšší energií. Tyto elektrony přeskakují nebo "tunelují" do hrotu sondy, kde jsou detekovány jako data, která jsou počítačem zpracována do podoby snímku povrchu. Snímání elektronů s nejvyšší energií však může představovat určitý problém, protože tyto elektrony překrývají signál elektronů s nižší energií, které obvykle souvisejí s různými atomy nebo různými typy chemických vazeb. Nová metoda používá hrot sondy z arsenidu india (InAs). Arsenid india je polovodič a jako všechny polovodiče obsahuje "zakázanou oblast" energií, jíž elektrony nemohou mít kvůli trojrozměrné atomové struktuře materiálu. Pokud se polovodičový hrot se nachází v těsné blízkosti nad zkoumaným povrchem, vzniká "projekční mezera", oblast zakázaných energií, která se objevuje v okamžiku, kdy se trojrozměrná elektronová struktura zkoumá ve směru osy sondy. Kvůli této projekční mezeře elektrony s energií z určitého rozsahu se nemohou tunelovat do hrotu sondy. Nastavením napětí mezi hrotem sondy a vzorkem lze projekční mezeru posunout tak, aby bylo znemožněno tunelování elektronů s nejvyšší energií. Díky tomu je hrot sondy citlivější na elektrony s nižší vazební energií. Výzkumníci mohou posunovat oblast zakázaných energií a zkoumat, jak určitý typ chemické vazby převládá nad ostatními. Tato metoda umožňuje zkoumat složení slitin chemicky podobných prvků "atom po atomu". Takové informace jsou důležité pro určité technologie, jako je růst tlustých filmů, kdy dochází ke změnám složení slitin ve velmi malých měřítcích. (Sutter et al., Physical Review Letters, 25. dubna April 2003)

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 641. June 12, 2003 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.

Chybějící pozůstatky srážek atomů zlata při rychlosti blízké rychlosti světla vedli výzkumníky z americké Národní laboratoře v Brookhavenu k domněnce, že vzniká vysoce neobvyklé plasmové prostředí. Výzkumníci pomocí srážek atomů zlata prováděných ve srážkovém urychlovači relativistických těžkých iontů RHIC (Relativstic Heavy Ion Collider) v Brookhavenu studují stav hmoty, který existoval jen několik milióntin sekundy po velkém třesku, během něhož vznikl náš vesmír. Tímto stavem hmoty je kvark-gluonová plasma, extrémně horká směs kvarků a gluonů. V současném vesmíru jsou kvarky uvězněny ve dvojicích nebo trojicích silnou jadernou interakcí, která je zprostředkována gluony. Na jaře roku 2003 výzkumníci v Brookhavenu provedli "kontrolní" experiment, kdy uskutečnili srážky jader atomů zlata a deuteronů, jader těžkého vodíku, složeného z jednoho protonu a jednoho neutronu. Při tomto typu jaderných srážek se občas uvolňuje z protonu nebo neutronu pár kvarků. Každý uvolněný kvark přitom vytváří výtrysk částic. V případě srážek jader atomů zlata a deuteronů výzkumníci by měli pozorovat dvojici výtrysků částic pohybujících se v opačných směrech. V čelních srážkách dvou atomů zlata však výzkumníci pozorují pouze jeden výtrysk částic místo očekávaných dvou. Výzkumníci se domnívají, že druhý výtrysk je zřejmě pohlcen velmi horkým a hustým stavem hmoty.

Takové pohlcení proudu částic se očekává v hustém a horkém prostředí kvark-gluonové plasmy. Výzkumníci RHIC však zatím nejsou schopni potvrdit, že skutečně tento stav hmoty pozorují. S cílem vyvrátit jiné konkurenční hypotézy plánují četné další experimenty, aby nalezli další příznaky existence kvark-gluonové plasmy. Tyto nové údaje již zpracoval teoretik Miklos Gyulassy z Kolumbijské univerzity. Tvrdí, že tým RHIC skutečně pozoroval kvark-gluonovou plasmu. [X1]

Srážky jader atomů zlata podle výpočtů, které on a jeho kolegové vypracovali, vytvářejí prostředí stokrát hustší, než existuje v běžné jaderné hmotě, a má vlastnosti předpovídané modely kvark-gluonové plasmy v kvantové chromodynamice, teorie silné jaderné interakce, která udržuje kvarky uvnitř hadronů. 18. června 2003 tři ze čtyř RHIC experimentálních skupin publikovaly své výsledky ve Physical Review Letters a diskutovaly o těchto výsledcích na zvláštním kolokviu v Brookhavenu. (tisková zpráva 11. června 2003, [X2])

Nedávná studie výzkumníků z Duke University a z amerického Úřadu vojenského výzkumu (the Army Research Office) předložila nový důkaz souvislostí mezi aktivitou slunečního záření a růstem teploty zemské atmosféry. Tato práce je dalším příspěvkem k zesilujícím diskusím o globálních změnách klimatu. Silná vazba mezi slunečním zářením a klimatem, pokud skutečně existuje, by mohla překrývat vliv lidské činnosti na teplotu našeho prostředí. Jeden z důvodů pro studium souvislostí mezi aktivitou slunečního září a globálními změnami klimatu vychází ze skutečnosti, že pohyb vzdušných proudů v atmosféře je turbulentní a složitý. Náhlé změny sluneční aktivity mohou být zmírněny pohybem vzduchu v atmosféře a jeho interakcí se zemským povrchem. Vzrůst teploty způsobený danou periodou sluneční aktivity lze obtížně určit. Proto místo studia jednoznačných korelací mezi sluneční aktivitou a globálními změnami klimatu nová studie porovnává tvar statistických fluktuací v solární aktivitě s tvarem statistických fluktuací globální teploty zemské atmosféry. Výzkumníci (kontakt: Bruce J. West, [M1]) vysvětlují, že aktivitu slunečního záření lze charakterizovat typem statistiky popsané Levyho rozdělením, které je generováno "Levyho náhodnou procházkou". (Celá řada přírodních jevů, jako jsou složité hydrodynamické toky, je poměrně přesně popsána Levyho náhodnou procházkou, ačkoliv koeficienty příslušných rovnic se případ od případu mění). Analýza globálních a lokálních fluktuací teploty je také dobře popsána Levyho náhodnou procházkou. Porovnání matematických koeficientů, které popisují příslušné fluktuace, proto umožnilo výzkumníkům zjistit, že teplotní fluktuace atmosféry jsou přímým důsledkem fluktuací sluneční aktivity. Pokud nebude odhalena jiná hlubší příčina vztahu globální teploty atmosféry Země a slunečního záření, pak lze tvrdit, že značná část variací globální teploty je přímým důsledkem sluneční aktivity. (Nicola Scafetta and Bruce J. West, Physical Review Letters, 20. června 2003)

Interferometr VLTI (the Very Large Telescope Interferometer) se skládá ze dvou dalekohledů, jejichž signály jsou počítačem kombinovány tak, aby bylo dosaženo vyššího úhlového rozlišení. Astronomové pomocí tohoto zařízení zjistili, že hvězda Achernar je dosud neplošší hvězda, jakou kdy studovali. Interferometr VLTI sice neumožňuje získat snímek této hvězdy, ale poskytuje přesný odhad profilu hvězdy, podle něhož rovníkový poloměr hvězdy Achernar je o 50 procent větší než její polární poloměr. Dosud jde o zcela výjimečné zjištění v porovnání s většinou ostatních nebeských těles. Například Země má rovníkový poloměr o 0,3% větší než je její polární poloměr.

Teoretikové dosud vůbec nejsou schopni vysvětlit, jak hvězda takového typu jako je Achernar mohla získat tak neobvyklý tvar aniž by se rozpadla. Achernar (a Eridani) je od Slunce vzdálena asi 145 světelných let, nachází se na jižní obloze a její hmotnost je asi 6 krát vyšší než hmotnost Slunce. Použité dalekohledy pro vytvoření interferenční mapy nejsou obří 8,2 metrové VLT dalekohledy, ale menší 40 cm reflektory, které jsou od sebe ve vzdálenosti 140 metrů. (Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (European Southern Observatory), 11. června 2003) [X3]

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 642. June 18, 2003 by Phillip F. Schewe, Ben Stein and James Riordon.