Hypotéza o zrychlujícím se kosmologické rozpínání vesmíru, podle níž se zvětšování prostoročasu po velkém třesku nezpomaluje ale naopak zrychluje, získala další podporu v pozorování supernov Hubbleovým vesmírným dalekohledem HST (Hubble Space Telescope). Předchozí důkaz kosmologického zrychlování vycházel ze studia poklesu svítivosti velmi vzdálených supernov se vzdáleností. Podle některých astrofyziků tento důkaz vyvrací představu, podle níž vzájemná gravitační přitažlivost mezi galaktickými kupami a galaxiemi by měla zpomalit nebo dokonce zvrátit kosmologické rozpínání. Nová pozorování Hubbleova vesmírného dalekohledu jsou založena na přezkoumání 170 dříve studovaných supernov a 16 nových supernov včetně 6 ze 7 nejvzdálenějších supernov typu Ia, které byly dosud zaznamenány.

Nová měření jsou v souladu s hypotézou kosmologického zrychlování, která využívá dosud záhadný mechanismus "temné energie". Z celkové energie vesmíru asi 29% připadá na hmotu (temná a svítící hmota) a 71% na temnou energii. (tisková konference NASA, 20. února 2004; Riess et al., [X1])

Ve dvou experimentech se podařilo dosáhnout soustředění (fokusace) světla v plochých panelech z levostranných materiálů v měřítku kratším než jeho vlnová délka. Pro soustředění světla do světelného bodu tedy lze použít plochou desku místo běžné optické čočky. Velikost světelného bodu navíc může být menší než polovina vlnové délky dopadajícího světla. Tímto způsobem zřejmě bude možné překonat "difrakční mez" záření, kdy objekt menší než vlnová délka záření nelze tímto zářením již zobrazit. Tento objev by také mohl vést k prudkému rozvoji optiky (například v mikrovlnném oboru v podobě bezdrátové komunikace). Zobrazení velmi malých objektů dosud lze dosáhnout pouze velmi těsným umístěním těchto objektů ke zdrojům světla nebo záření.

Světelnou vlnu chápat jako vzájemně se indukující oscilující elektrická a magnetická pole. Vztah mezi těmito poli lze popsat "pravidlem tří prstů pravé ruky". Ukazovák ve směru paže popisuje směr vektorového pole magnetické indukce, pokrčené prsty kolmo na ukazovák popisují směr vektorového pole elektrické indukce a vztyčený palec pak popisuje směr šíření světelné energie. [1]

V levostranných materiálech je vztah mezi vektorovými poli elektrické a magnetické indukce a šířením světelné vlny obrácený. Proto tyto materiály mají záporný index lomu. Světlo šířící se ze vzduchu do levostranného materiálu se láme nikoliv k přímce vedené kolmo k povrchu materiálu, ale od této přímky. Tento zvláštní lom vede k novým optickým jevům.

Když se poprvé objevila myšlenka levostranného jevu, mnoho výzkumníků bylo přesvědčeno, že takový materiál nemůže existovat. Ani první experimenty tento skepticismus nevyvrátily. Později výzkum naznačoval, že ploché panely z levostranných materiálů by měly světlo soustřeďovat do světelného bodu. Nyní dva týmy podaly přímý důkaz, že ploché panely skutečně soustřeďují světlo dokonce lépe než nejlepší optické čočky.

George Eleftheriades a jeho kolegové z Univerzity v Torontu [M1], [X2] použili materiál v podobě tištěných kovových proužků upevněných na tenké desce vložené mezi dva vzorkované listy. Ukázali, že mikrovlnné záření lze soustředit lépe, než umožňuje difrakční mez tohoto záření, avšak nikoliv dokonale, jak tvrdí některé teorie levostranných materiálů. Názory, že ztráty energie tohoto materiálu znemožní použití levostranných čoček v medicíně a v radarech, se však naopak nepotvrdily.

Vladimir Kissel a jeho spolupracovníci z Ústavu teoretického a aplikovaného elektromagnetismu v Moskvě [M2] také pozorovali "superrozlišení" při fokusaci mikrovln plochým panelem a dosáhli prostorového rozlišení lepší než desetina vlnové délky světla. (Torontská skupina, Grbic and Eleftheriades, Physical Review Letters, březen 2004; Moskevská skupina, Lagarkov and Kissel, Physical Review Letters, 20. března 2004)

Bublinová jaderná fúze je výroba energie jadernou fúzí, která se objevuje při prudkém rozrušení bublin v nádobě s kapalinou. Pozorování tohoto jevu bylo oznámeno v časopisu Physical Review E (Taleyarkhan et al., březen 2004). Tento článek navazuje na rozpornou zprávu publikovanou v roce 2002 [N1]. Tehdy výzkumníci použili zvukové vlny o kmitočtu 19,3 kHz, které vysílali do skleněné láhve naplněné těžkým acetonem (dimethylketonem, (CH₃)₂ CO)), jehož atomy vodíku byly nahrazeny atomy deuteria. Součástí experimentu byl pulsní generátor neutronů, který synchronně se zvukovými vlnami ostřeloval kapalinu neutrony o energii 14,3 MeV. Výzkumníci tvrdili, že neutrony způsobily tvorbu velmi malých bublin, které vyrůstaly do relativně velkých rozměrů a nakonec explodovaly za vzniku krátkých záblesků neutronů a záření gama.

Nyní tito výzkumníci (Rusi Taleyarkhan, dříve Oak Ridge, nyní Purdue, [M3]) oznámili pozorování sonoluminiscence a emise neutronů s energií menší nebo rovnou 2,5 MeV, která by měla odpovídat jaderné fúzi jader deuteria. Výzkumníci popsali různé úpravy uspořádání svého experimentu v reakci na kritiku jejich původního článku z roku 2002. Kritici (např. Aaron Galonsky, Státní univerzita v Michiganu, [M4]) však stále mají námitky. Galonsky tvrdí, že data pro emisi neutronů jsou překryta daty o emisi gama záření. Pro jednoznačný důkaz jaderné fúze je nutné mít čisté, pouze neutronové spektrum. Willy Moss z Národní laboratoře Lawrence Livermorea [M5] sice věří, že termonukleární sonofúze (nikoliv studená jaderná fúze) není vyloučena, avšak stále není přesvědčen. Podle jeho názoru bude nutné provést další testy. Pokud vznikají neutrony, je nutné například zjistit, jak se signál scintilátoru zeslabuje se vzdáleností od zkoumaného vzorku v závislosti na úhlu detektoru. (Richard Lahey, RPI, [M6], spoluautor článku; Mike Saltmarsh, Oak Ridge, 865-576-6915, [M7], spoluautor článku, který se pokusil zopakovat původní výsledky, avšak nedospěl k žádnému závěru; Shapira and Saltmarsh, Phys Rev Lett, 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 675. March 3, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.

[N1] Byla pozorována jaderná fúze v bublinách? Physics News Update. Natura 4/2002.

[1] Mayer, Daniel: Teorie elektromagnetického pole, II. Fakulta elektrotechnická, Západočeská univerzita Plzeň, 1998, str. 255

Mikrokapalinové stroje, které se samy upravují a mohou měnit své uspořádání, vytvořil společný tým vědců Severozápadní univerzity, polské firmy ProChimia a Harvardské univerzity. Tyto stroje většinou představují mikrorotory, které plní řadu úkolů v kapalném prostředí, jako je přemístění nebo třídění plovoucích částic, mikroreaktory, v nichž se mísí sloučeniny nebo probíhá mikrokrystalizace. Mikrorotory vznikají v malých formách a pak jsou přeneseny na rozhraní vzduchu a kapaliny, kde jsou upevněny a roztočeny pomocí elektromagnetů umístěných pod tímto rozhraním. Změnou magnetického pole mohou mikrorotory zaujmout nové uspořádání a provádět nové a nové úkoly. Mikrorotory mají průměr asi jeden milimetr, avšak mohou být ještě menší. Na rozdíl od konvenčních strojů mikrorotory nemají žádné pevné úhly a pohybují se prakticky bez tření. (Grzybowski et al., Applied Physics Letters, 8. března 2004, kontakt: Bartosz Grzybowski, [M1] nebo George Whitesides, [M2])

V konvenčních paměťových buňkách je bit informace buď 0 nebo 1. V hypotetických kvantových počítačích bit může mít současně hodnotu 0 a 1 s určitou pravděpodobností, avšak rozumné použití tohoto konceptu je ještě roky vzdáleno. Jednou z možností, jak uložit více dat v pevném úseku datového zařízení, než zvětšení velikosti buňky, je uložit do paměťové buňky více než jeden bit informace. To je jedním z cílů molekulární elektroniky (nebo "moletroniky"). Jedna z možností ukládání informace je ve formě nábojových oblastí umístěných v několika aktivních místech jedné molekuly. Společný tým UCS a NASA Ames Space Research Center v tomto směru dosáhl prvního úspěchu. Vytvořil chemickou paměť, jejíž paměťová buňka má tři různé bitové stavy, tedy celkem 2³ různých úrovní. Tato víceúrovňová molekulární paměť pracuje nabíjením a vybíjením "molekulárních vláken", která se skládají z molekul (připojených podél nanovlákna) v různých chemických redukovaných nebo oxidovaných stavech. Informaci uloženou v této paměti lze číst vzorkováním elektrického odporu nanovlákna. Připojené redukované nebo oxidované molekuly pracují jako chemická hradla pro řízení počtu elektronů v nanovláknu. Při testech se podařilo udržet zapsaná data po dobu asi 600 hodin ve srovnání s několika hodinami jednobitových molekulárních pamětí. Výzkumníci (kontakt: Chongwu Zhou, USC, [M3]) nyní pracují na vytvoření paměťových čipů, které by používaly tento princip. Hustota dat na čipu by mohla dosáhnout až 40 GBit/cm². (Li et al., Applied Physics Letters, 15. března 2004)

Společnosti v tržním prostředí telekomunikačního průmyslu se snaží vyrobit komponenty, které by měly vysokou přenosovou rychlost, nízkou cenu, nepatrnou spotřebu energie, malou velikost a úzkou šířku pásma (rozsah vlnových délek, v němž je vysílán užitečný signál). Novým trendem na telekomunikačním trhu od konce 90. let 20. století je vytvořit komponenty, které by integrovaly několik částí, jako jsou vysílače a přijímače. To platí zejména pro nedávno vyvinuté optické vysílače na čipu.

V 19. století digitalizovanou informaci přenášel telegraf po kabelech. V 21. století digitalizovanou informaci přenášejí optické vysílače. Tyto vysílače slučují laditelný laser (analogie přenosu telegrafního signálu) s modulátorem (analogie obsluhy telegrafního klíče), který moduluje datový signál do výstupu laseru předtím, než je vyslán optickým vláknem.

Na zasedání OFC (Optical Fiber Communications) o komunikaci optickými vlákny, které se konalo v únoru 2004 v Los Angeles, Yuliga A. Akulova ze společnosti Agility Communications, Inc. v Santa Barbara oznámila nový jednočipový optický vysílač, který pracuje s rychlostí 10 Gb/sec, tedy čtyřikrát rychleji, než předchozí zařízení. Tento vysílač používá 100 různých kanálů (barev). Nový vysílač v sobě obsahuje na jediném 4 mm velkém čipu Braggův zrcadlový laser (výsledný paprsek laseru v něm vzniká opakovanými odrazy od skupiny jemných mřížek), a Machův-Zehnderův modulátor, v němž se laserový paprsek rozděluje do dvou paprsků, které jsou vyslány různými vlákny a po příjmu jsou sloučeny. Konstruktivní nebo destruktivní interference sloučených paprsků pak odpovídá dvěma binárním stavům. [X1]

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 676. March 10, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.

Planetě podobný objekt Sedna je nejvzdálenějším tělesem v naší sluneční soustavě a zřejmě největším objeveným tělesem od doby objevu planety Pluto v roce 1930. První snímky pořídili astronomové Kalifornského technologického institutu (Caltech) 48 palcovým dalekohledem. Pozorování bylo následně potvrzeno většími dalekohledy. Planetka Sedna oběhne kolem Slunce asi za 10500 let a je nyní vzdálena asi 13 miliard kilometrů od Slunce. Na své velmi protáhlé eliptické dráze může být vzdálena až 130 miliard kilometrů od Slunce, tedy asi 900 astronomických jednotek (1 AU odpovídá střední vzdálenosti Země od Slunce). Astronomové, kteří planetku Sednu pozorují, jsou přesvědčeni, že je menší než Pluto a mohla by představovat první pozorovaný objekt z Oortova mračna, v němž vznikají komety. Pokud tomu tak skutečně je, pak Oortovo mračno (alespoň jeho vnitřní okraj) je blíže, než se původně předpokládalo. (tisková konference NASA, 15. března 2004)

Výzkumníci laboratoře ze střediska Evropské rady pro jaderný výzkum CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléare) dosáhli pomocí experimentů s radioaktivními paprsky poprvé jednoznačné identifikace isomerů mědi. Tento výsledek umožní vědcům lépe porozumět jevům uvnitř atomového jádra a získat další informace o vlastnostech jader. Isomery jsou excitované stavy určitých jader (nepatrně se odlišují svými hmotnostmi). Nesmí být zaměňovány s isotopy, jejichž jádra mají stejný počet protonů a různý počet neutronů. Excitované atomy, v nichž jsou některé elektrony ve vyšších energetických hladinách, se do svého základního stavu (základní hladiny energie) vracejí vyzářením fotonů s energií odpovídající rozdílu energií hladin. Excitovaná jádra se do svého základního stavu vracejí vyzářením alfa částic (jádra atomů hélia), beta částic (elektrony a positrony) a gama paprsků (fotonů s nejvyšší možnou energií). Excitované stavy atomů lze vytvořit jejich ozařováním laserem s energií fotonů řádově několika elektronvoltů). Jaderné isomery lze vytvořit obtížně, protože vyžadují excitační energii několika miliónů eV. Téměř polovina všech známých nuklidů má jaderné isomery. Jejich doba existence může být od několika nanosekund až po dobu přesahující stáří vesmíru.

Na zařízení ISOLDE (On-Line Isotope Mass Separator) lze tato exotická jádra vytvořit bombardováním běžných jader protony. Tato jádra atomů (kladně nabité ionty) jsou vyhledána hmotnostním spektrometrem a umístěna do Penningovy pasti tvořené elektrickými a magnetickými poli. V této pasti se jádra pohybují po uzavřených drahách. Hmotnost těchto iontů lze určit z jejich oběžné doby (cyklotronové frekvence) s přesností až 1:10⁷. (viz článek Blaum et al, Physical Review Letters, 31. prosince 2003, v němž se popisuje rozlišení isotopů atomů argonu).

Ve zmíněném experimentu se studoval isotop mědi Cu-70. Vědci byli schopni rozlišit dva excitované stavy a základní stav (do něhož isomery přecházejí beta rozpadem) měřením cyklotronové frekvence hmotnostním spektrometrem ISOLTRAP. Hmotnosti isomerů jsou nepatrně vyšší než hmotnosti základního stavu. Tato nová pozorování objasnila některé záhady, jako je konkrétní uspořádání spinů a hmotností isomerů Cu-70. Protože Cu-70 má 41 neutronů, výsledky představují důležitý krok k pochopení složité struktury nuklidů se 40 neutrony, jejichž jádra tvoří uzavřenou podslupku. Experiment navíc demonstruje možnosti metod, které lze použít pro budoucí studium struktury atomového jádra. (Van Roosbroeck et al., Physical Review Letters; kontakt: Klaus Blaum, [M1], [X1])

Velmi malé tření bez mazadel bylo pozorováno v experimentu na Univerzitě v Basileji ve Švýcarsku se zajímavými důsledky pro nanotechnologické aplikace. Posun hrotu mikroskopu atomových sil nad atomy na povrchu vzorku (o velikosti asi miliardtiny metru) se vzdáleně podobá pohybu tektonických desek (v měřítku desítek tisíc metrů). V obou případech se boční pohyb jednoho objektu po jiném zastaví, když působící boční síla zmizí. Tření ploch vyvolává otřesy a disipaci energie (nevratnou přeměnu energie v teplo). Tření na atomové úrovni lze zmenšit mazadly. Výzkumníci v Basileji však ukázali, že pokud je objekt dostatečně lehký, pak se po povrchu vzorku pohybuje téměř bez tření (citlivost 10^-11 newtonů). Erico Gnecco [M2] tvrdí, že dostatečně lehký hrot sondy mikroskopu se po povrchu přestává posouvat, ale začíná hladce klouzat. Tento jev je velmi užitečný pro nanoelektromechanická zařízení (NEM) při pohybu nanokontejnerů bez ztráty energie. (Socoliuc et al., Physical Review Letters; [X2])

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 677. March 18, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.