Ve velmi mladém vesmíru tzv. "temné období" začalo v době vzniku prvních atomů, zejména atomů vodíku. V tomto období ještě před vznikem prvních hvězd se fotony, dosud vázané ve hmotě, začaly volně pohybovat. Jejich pozůstatkem je dnes pozorované mikrovlnné záření. Podle některých fyziků však toto období nebylo tak temné. Podobně jako několik umělců a řemeslníků v temném středověku v Evropě pomohlo probudit osvícenství v 16. až 17. století, určitá část fotonů kosmické temné období mohla osvítit. Abraham Loeb a Matias Zaldarriaga z Harvardovy univerzity jsou přesvědčeni, že prvotní chladné a neutrální vodíkové atomy o tom vypovídají. Tyto atomy s rudým posuvem 30 až 100 by měly být chladnější než radiové pozadí. V temném období mohly absorbovat fotony a způsobit pokles intenzity mikrovlnného pozadí na vlnové délce 21 cm, která odpovídá rozdílu energie mezi excitovanou a základní elektronovou hladinou v atomu vodíku. Vlnová délka této absorpční spektrální čáry mohla být posunuta v důsledku kosmologického rozpínání vesmíru na vlnovou délku 6 až 21 cm. Rozložení kosmického vodíku není rovnoměrné a proto úroveň absorpce kolísá v různých směrech pozorování oblohy a mikrovlnné pozadí je na této vlnové délce anisotropní. [X1], [X2]

Mikrovlnné dalekohledy měří nepatrné variace teploty tohoto záření a proto mohou mapovat také tento prvotní vodík. Tato mapa by mohla ukázat vliv temné hmoty na vývoj vesmíru. Zájem o záření atomů vodíku existoval již dříve. Harvardští vědci však jako první navrhli způsob, jak získat konkrétní informaci z rozložení atomů v temném období vesmíru. (Physical Review Letters, květen 2004; kontakt: Abraham Loeb, [M1])

Supravodiče z boridu hořečnatého MgB₂ mohou být až dvakrát odolnější vůči vnějšímu magnetickému poli, pokud obsahují určité množství atomů uhlíku. Hlavním důvodem použití supravodivých drátů ve vinutí elektromagnetů není šetření energií, ale možnost vytváření silných magnetických polí vedením vysokých hustot elektrického proudu bez odpadního tepla, které vzniká v běžných měděných drátech. Elektromagnet určité velikosti tedy může vytvářet magnetická pole vyšší intenzity. Supravodiče z boridu hořečnatého se poprvé objevily v roce 2003. Pracují do teploty 40 Kelvinů, což je teplota nižší než u keramických supravodičů (které jsou chlazeny kapalným dusíkem), avšak vyšší než u běžných kovových supravodičů (jako je slitina niobu a cínu), které se musí chladit v kapalném héliu. Někteří výzkumníci se domnívají, že materiál z boridu hořečnatého (které lze chladit bez použití drahého kapalného hélia) by mohly nalézt využití tam, kde se dnes používá slitina niobu a cínu NbSn. Musí však být odolný vůči silným magnetickým polím a vysokým hustotám proudu. Výzkumníci Státní univerzity v Iowě provedly nový test materiálu z boridu hořečnatého, který byl dopován atomy uhlíku. Kritická hodnota magnetického pole se zdvojnásobila na 32,5 Tesla. Tato hodnota je vyšší než nejlepší hodnota dosažení u slitiny niobu a cínu. Výzkumníci (kontakt: Paul Canfield, [M2]) mají v úmyslu dosáhnout ještě vyšší intenzity magnetického pole a zvýšit hustotu proudu. (Wilke et al., Physical Review Letters, květen 2004)

Krátce po vzniku vesmíru v něm existovala velmi horká směs volných kvarků (částic, z nichž jsou složeny hadrony, tedy baryony a mesony) a gluonů (částice zprostředkovávající silnou jadernou interakci, která udržuje kvarky hadronech). Fyzikové se pokoušejí tento stav hmoty znovu vytvořit pomocí srážek jader atomů s vysokou energií. Kvark-gluonová plasma však zřejmě nebude supratekutinou, jak bylo uvedeno v článku Physics News Update 681. Podle fyzika z Washingtonské univerzity Laurence Yaffea [M3] kvark-gluonová plasma je normální vodivou kapalinou. Má určitou viskozitu a proto nemůže být supratekutinou. Má také určitý elektrický odpor a proto nemůže být supravodičem. Laurence Yaffe a jeho kolegové provedli výpočty několika vlastností kvark-gluonové plasmy pomocí jejích základních principů. (P. Arnold, G. D. Moore and L. G. Yaffe, Journal of High Energy Physics, 17. června 2003 a 14. února 2003).

Podle jaderného teoretika Ulricha Heinze [M4] ze Státní univerzity ve státě Ohio  pozorování kvarkové hmoty s vysokou hustotou, která vzniká na urychlovači relativistických těžkých iontů RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) v Brookhavenu, naznačují, že kvark-gluonová plasma je téměř ideální běžnou kapalinou pozorovanou v přírodě. Viskozita hmoty pozorované na urychlovači RHIC je výjimečně nízká a velmi rychle vede teplo. Toto chování téměř ideální kapaliny umožňuje porovnávat výsledky experimentálního pozorování a teorie kvark-gluonové plasmy, jejíž pozorování se očekává.

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 683. April 29, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.

Spojené státy americké jsou ohroženy nelegálním dovozem jaderného materiálu, z něhož teroristé mohou sestrojit tzv. "špinavou" jadernou bombu. Tímto pojmem se označuje bomba s klasickou trhavinou obsahující jaderný materiál, který se po výbuchu bomby rozptýlí do ovzduší a způsobí radioaktivní zamoření rozsáhlého území.

Výzkumníci z Národní laboratoře Lawrence Livermorea (Lawrence Livermore National Laboratory) v rámci svého výzkumného programu vyvíjejí detektor pro zkoumání obsahu kontejnerů, které tvoří až 90 procent světového obchodu. Každým rokem je do Spojených států amerických dopraveno šest miliónů kontejnerů. Značná část z nich se do Spojených států dostává deseti přístavy. Největší z nich jsou v Los Angeles, v Long Beach a v New Yorku (New Jersey). Balíček radioaktivního materiálu jako součást teroristické bomby se může skrývat někde uvnitř zboží v kontejneru. Technicky dosud není možné obsah každého kontejneru prohlédnout. Detektor by měl pracovat následujícím způsobem. Kontejner na pohyblivém dopravním pásu bude krátce ozářen neutronovým paprskem. Neutrony proniknou do celého obsahu kontejneru, v němž se může skrývat jaderný materiál, nejčastěji uran U-235 nebo plutonium Pu-239. Tento materiál se působením neutronů začne radioaktivně štěpit, což se projeví charakteristickou emisí gama záření, jíž lze snadno detekovat.

Na zasedání Americké fyzikální společnosti v Denveru v květnu 2004 Thomas Gosnell [M1] uvedl, že cílem výzkumníků z Národní laboratoře Lawrence Livermorea je schopnost detekovat 5 kg vysoce obohaceného uranu nebo 1 kg plutonia s chybnou detekcí menší než 1 procento (detekce radioaktivní látky, přestože se v kontejneru nevyskytovala, nebo nezjištění radioaktivní látky, přestože se v kontejneru vyskytovala). Výzkumníci tvrdí, že první prototyp tohoto detektoru by měl být dokončen do roku 2005 a bude nejpozději o rok později umístěn v některém z přístavů jako je Oakland v Kalifornii.

Výzkumný tým pro hledání kryogenní temné hmoty (CDMS, Cryogenic Dark Matter Search) oznámil na zasedání Americké fyzikální společnosti (APS, American Physical Society) v květnu 2004 své první výsledky. Tým neobjevil žádný specifický důkaz slabě interagujících hmotných částic (WIMP, weakly interacting massive particles) a proto nepotvrdil objevy skupiny DAMA (Dark Matter) v Itálii. Oba týmy používají citlivé detektory umístěné hluboko pod zemským povrchem, aby se omezila detekce nesledovaných částic. Tyto observatoře však nepořizují snímky nebeských objektů. Jejich úkolem je zaznamenat existenci slabě interagujících hmotných částic, které by mohly tvořit temnou hmotu ve vesmíru.

Zařízení výzkumného týmu CDMS je umístěno 2341 stop pod zemí v dole Soudan v Minnesotě. Detekční terčík z germánia a křemíku je udržován při teplotě blízké absolutní nule. Částice WIMP by měly mít hmotnost asi 100 krát větší než proton. Pokud by taková částice dopadla na terčík, došlo by k charakteristickým vibracím krystalové mřížky a ke vzniku sekundárních částic v polovodiči. Na zasedání Americké fyzikální společnosti APS Harry Nelson z Kalifornské univerzity v Santa Barbara uvedl, že změřený účinný průřez neodpovídá pravděpodobnosti detekce tohoto typu částic. V případě zařízení CDMS byl účinný průřez menší než 4.10^-43 cm² pro částice WIMP s hmotností 60 GeV. Tato úroveň citlivosti je asi čtyřikrát lepší než v experimentu týmu EDELWEISS nedaleko Grenoblu ve Francii. [X1]

V protřepávané kapalině byly pozorovány přetrvávající díry. Za normálních okolností kapalina zaujímá tvar nádoby a jakýkoliv otvor v jejím objemu se rychle zaplní. Florian Merkt, Robert Deegan a Erin Rericha z Texaské univerzity provedli experiment, při němž svisle protřepávali směs kukuřičného škrobu ve vodě s frekvencí až 120 Hz a se zrychlením v rozmezí 12 g až 25 g, kde g je gravitační zrychlení Země. Když se do směsi dostala bublina vzduchu, pak v kapalině neomezeně přetrvávala. Její průměr odpovídal její hloubce v kapalině a směrem ke dnu se zvětšoval. Tento jev je zcela překvapivý. Bubliny v běžných kapalinách nebo směsích rychle zanikají. V pozorované směsi přetrvávaly, dokud probíhalo protřepávání. Bubliny se volně pohybovaly, spojovaly, rozpadaly nebo dokonce srážely. [X2]

Fyzikové dosud nejsou schopni tento jev přetrvávajících děr v kapalině vysvětlit. (Merkt et al. Physical Review Letters, 7. května 2004; kontakt: Harry Swinney, [M2]) Stejná výzkumná skupina již dříve oznámila existenci "oscilonů", drobných, dlouho přetrvávajících shluků písečných zrnek ve svisle protřepávané nádobě.

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 684. May 6, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.

Podle nové analýzy dat ze zařízení pro studium mikrovlnné anisotropie vesmíru WMPAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) má vesmír určitou velkorozměrovou topologii do vzdálenosti nejméně 24 Gpc (asi 75 miliard světelných let).

Podle jedné hypotézy by prostoročas mohl mít konečnou velikost a určité zrcadlové jevy by způsobovaly, že se nám jeví jako nekonečný. Například by vesmír mohl mít určitý opakující se tvar a světlo by jím procházelo stále dokola, podobně jako ve videohrách, kdy postava zmizí na levé straně a znovu se objeví na pravé straně obrazovky. Nová studie vědců z Princetonu, Státní univerzity v Montaně a z Univerzity Case Western hledala takové náznaky ve světelném záření v podobě dvojic kruhových oblastí v opačných směrech oblohy s podobnými vzorku teploty a kosmického mikrovlnného záření. Pokud by vesmír byl konečný a menší než "plocha posledního rozptylu" (hranice pozorovatelného vesmíru, z níž přichází mikrovlnné záření z období krátce jeho vzniku), pak bychom v kosmickém mikrovlnném pozadí museli pozorovat určité opakující se obrazce. Analýza však takové pozorování nepotvrdila. Výzkumníci zjistili, že žádné opakující se obrazce v mikrovlnném pozadí se nevyskytují nejméně do vzdálenosti 24 miliard parseků, což je asi 10 krát více, než zjistila předchozí pozorování. (Cornish, Spergel, Starkman, Komatsu, Physical Review Letters, květen 2004; kontakt: Neil Cornish, 406-994-7986, [M1])

Výzkumníci v Princetonu provedli počítačovou simulaci, v níž dosáhli dosud nejlepšího balení lentilek (M&M) s využitím více než 77 procent dostupného prostoru. Tyto nové výsledky lze použít pro libovolné předměty ve tvaru elipsoidu, jako jsou lentilky, rybí vajíčka nebo vodní melouny. Moderní počátky výzkumu, jak hustě uložit nějaké předměty, sahají až do roku 1611. Johannes Kepler navrhl, že nejúčinnějším uložením předmětů kulového tvaru v nějaké krabici je středově kubické uspořádání, které můžeme vidět v obchodech při ukládání pomerančů nebo jablek. "Keplerova domněnka" byla matematicky dokázána v roce 1998. Hustota tohoto uspořádání je asi 74 procent úložného objemu. Na rozdíl od koulí, které vypadají stejně při rotaci kolem libovolné osy, elipsoidy nemají tolik stupňů volnosti a proto je lze uložit účinněji než koule. V závislosti na poměru poloos elipsoidu je hustota uložení od 74 do 77 procent. Princetonský výzkum (kontakt: Salvatore Torquato, [M2]) má řadu praktických důsledků. Například dokazuje, že ve sklech, v nichž nejsou molekuly uspořádány jako v krystalech, mohou tyto molekuly dosáhnout téměř stejně velké hustoty. Podle výzkumníků vysoké kontaktní číslo (elipsoidy se mohou dotýkat až 14 okolních elipsoidů) je klíčem k výrobě pevnějších keramických materiálů. Výzkumníci nyní chtějí prozkoumat vliv eliptického tvaru na evoluční optimalizaci rybích vajíček. (Donev et al., Physical Review Letters, květen 2004)

Výzkumníci z Univerzity v Torontu jako první vyrobili inverzně opalizující wolfram, tedy typ fotonického krystalu, který téměř vylučuje světlo určitých vlnových délek. Obecně opalescence je optický jev, při němž odražené světlo způsobuje, že předmět vypadá mléčně, perlově nebo hraje různými barvami. Inverzní opalescence je jev, při němž dochází k vyloučení určitých vlnových délek světla. Inverzně opalizující látky vypadají zářivěji než jejich přírodní protějšky, protože odrážejí více vlnových délek. První fotonické krystaly byly vyrobeny z tenkých tyčinek připevněných na určitém povrchu vyleptáním takového materiálu.

Výzkumníci Univerzity v Torontu použili drobné křemičité korálky uložené ve vhodné nádobě. Roztavený wolframový kov vyplnil mezery mezi korálky, které byly následně odstraněny silnou kyselinou. Výsledná kovová mřížka inverzně opalizuje. Nepropouští určité vlnové délky světla a zřejmě také přeměňuje odpadní teplo z infračerveného záření na světlo užitečnějších vlnových délek. Na Konferenci o laserech a elektro-optice (CLEO, Conference on Lasers and Elekctro-Optics) konané v květnu 2004 v San Fraciscu Georg von Freymann [M3] hovořil o vytvoření inverzně opalizujícího materiálu a o jeho vlastnostech. [X1]

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 685. May 12, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.