Podle autorů článků  Physics News Updates   Amerického institutu pro fyziku (the American Institute of Physics) [X0] nejvýznamnější událostí roku 2004 ve fyzice byla detekce spinu na úrovni jediného elektronu použitím zařízení, které kombinuje technologii zobrazování magnetickou jadernou resonancí (MRI, Magnetic Resonance Imaging) a technologii mikroskopie atomových sil (AFM, Atom Force Microscope). Toto zařízení je známo pod názvem mikroskop atomových sil s magnetickou resonancí.

Mezi další nejvýznamnější události ve fyzice v roce 2004 patří neočekávaná detekce velkých galaxií ve velmi mladém období vývoje vesmíru; oznámení "superpevné látky", tedy supratekutiny v pevném stavu; pokrok při hledání kvark-gluonové plasmy pomocí srážek těžkých iontů; pokrok při získávání Fermiho atomů ve formě supratekutin; nepotvrzený důkaz supertěžkého prvku 115; nový důkaz pro urychlování kosmologického rozpínání vesmíru; soustředění mikrovln použitím plochého panelu z levostranného materiálu; objev planetě podobného nejvzdálenějšího objektu ve Sluneční soustavě Sedna; první magnetický materiál z čistého křemíku použitím uhlíkové nanopěny; kvantové propletení atomu a fotonu; objev trvalých děr v protřepávané kapalině; amorfní slitina; jednorozměrná voda; změna poločasu rozpadu prvku uzavřeného v uhlíkovém fullerenu; kvantové propletení pěti fotonů; dolet sondy Cassini k Saturnu; optický Hallův jev; trojrozměrné zobrazování pomocí neutronů; akustický elektrický generátor; nejmenší atomové hodiny; 50. výročí CERN; anténa pro viditelné světlo; udělení Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2004 třem průkopníkům teorie kvantové chromodynamiky; fyzika sítí v pozadí prodeje bestsellerů; spintronický Hallův jev a jaderný experiment, při němž bylo vyrobeno 1400 různých isotopů.

Whiskery, tenké kovové výčnělky vyrůstající jako vlasy z měkkých kovů, mohou způsobit zkraty v elektrických obvodech, který může vést třeba k selhání pacemakeru nebo ke ztrátě vědeckého nebo telekomunikačního satelitu. Abychom byli schopni si s nežádoucími whiskery poradit, musíme nejprve vědět, jak vznikají. Tento problém se řeší již asi 50 let. Výzkumníci Drexel University zřejmě příčinu whiskerů objevili a nalezli metodu, jak se jim vyhnout. Whiskery podle jejich názoru vznikají reakcí mezi kyslíkem a měkkým kovem, jako je cín nebo indium. Tato reakce vede ke zvětšení objemu kovu, který pak uvolňuje whiskery. Vznikající whiskery mohou způsobit problémy v elektronických obvodech, pokud vodivě propojí dráhy, které byly původně izolované. Vědci jsou přesvědčeni, že nanesení antioxidačního nátěru na povrch spojů by mohlo vzniku whiskerů zabránit. (Barsoum et al. Physical Review Letters, 12. listopadu 2004; kontakt: Elizabeth Hoffman, [M1])

Počet neamerických studentů fyziky v prvním ročníku na amerických univerzitách je nižší, než byl dříve. Od 70. let 20. století do roku 2001 počet neamerických studentů fyziky na amerických univerzitách trvale vzrůstal až na 53 procent. V roce 2003 tento počet poklesl na 46 procent. Celkový počet studentů prvního ročníku fyziky (američtí a neameričtí dohromady) vzrostl o 3076, tedy nejvíce od roku 1994. Ze zahraničních studentů fyziky v roce 2003 na americké univerzity jich přišlo 29 procent z Číny, 16 procent z Indie, Pákistánu, Srí Lanky, Nepálu a Bangladéše, 13 procent ze západní Evropy a 12 procent z východní a střední Evropy. Více informací o příčinách poklesu počtu zahraničních studentů fyziky na amerických univerzitách, podílu dívek, zdrojích finanční podpory a podobně lze nalézt ve zprávě Amerického institutu fyziky "Graduate Student Report: First-Year Physics and Astronomy Students in 2002 and 2003" [M2]; kontakt: Patrick Mulvey; [X1].

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 711. December 1, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.

V roce 2005 uplyne sto let od doby, kdy Albert Einstein vypracoval svoji speciální teorii relativity. Teoretičtí fyzikové sice nejsou přesvědčeni, že by Einsteinova pravidla pro chování prostoročasu byla chybná, avšak pokračující výzkum objevil určité jemné jevy, které se odchylují od předpokládaného chování. Speciální teorie relativity předpovídá, že hodiny pohybující se různými směry různými konstantními rychlostmi budou ukazovat různý čas. V prostoročasu však podle Lorentzovy invariance není žádný významný směr.

Fyzikové vždy hledají nějaké odchylky od přijímaného názoru. Jsou také motivováni teoretickými náznaky, že by takové jevy mohly existovat, tedy že existuje určitý zvláštní směr, v němž hodiny běží v rozporu s Einsteinovými rovnicemi. Takové jevy jsou popsány v rozšíření standardního modelu (SME, Standard Model Extension) a mohou mít několik příčin. Jednou z příčin může být odlišné chování hmoty a antihmoty. Další z příčin může být, že světlo s různou polarizací se vakuem pohybuje různou rychlostí. Konečně další z příčin může být, že vesmír má určitou orientaci energie vakua, která slabě interaguje se známými částicemi.

Nový experiment provedl dosud nejpřesnější testování poslední uvedené možnosti. Jak se často stává při hledání extrémně slabých jevů, nebylo nalezeno žádné porušení známé fyziky, avšak mohla by být stanovena nová horní mez. Ronald Walsworth a jeho kolegové z Harvard-Smithsonian ve spojení s teoretikem Alanem Kosteleckym z Univerzity v Indianě zkoumali, jak se chování atomů připravených ve zvláštních magnetických stavech (přesnost jejich emisí světla slouží jako "hodiny") mění při pohybu určitými rychlostmi vzhledem k hypotetickým polím ve vesmíru, která by porušovala Lorentzovu invarianci. V tomto případě se hodiny skládaly ze vzorku atomů hélia-3 a ze vzorku atomů xenonu-129 uvnitř nádoby se stálým magnetickým polem. Rychlost hodin v obou případech odpovídaly rychlosti, s níž docházelo k precesi atomů vzhledem k magnetickému poli. Emise jednoho typu atomů sloužila jako zpětná vazba pro řízení magnetického pole. Proto jedna skupina atomů (přesněji jaderných spinů) sloužila jako referenční hodiny, zatímco druhá skupina atomů sloužila jako testovací hodiny. Celý přístroj a absolutní orientace vnějšího magnetického pole v prostoročasu (tedy orientace atomů a jejich emisí) se měnila s denní rotací Země kolem osy a s roční rotací Země kolem Slunce (samozřejmě také s rotací Slunce kolem středu Galaxie, avšak tato rotace je zanedbatelná). Aby bylo dosaženo potřebné úrovně přesnosti měření (založeném na emisi světla z atomů), Harvardští výzkumníci provedli obtížný experimentální krok, když přiměly atomy fungovat v módu maseru ve stejné nádobě. Existence určitého pole porušujícího Lorentzovu invarianci by ovlivnila magnetické pole v určitém směru jinak isotropního prostoročasu. Proto by se synchronizace obou hodin stále více narušovala při jejich pohybu vzhledem k poli porušujícímu Lorentzovu invarianci.

Hlavním výsledkem celého experimentu bylo zpřesnění meze velikosti vazby hmotných částic (zejména neutronu) k takovým polím. Žádné narušení Lorentzovy invariance nebylo pozorováno s přesností 1:10²⁷. (Cane et al., Physical Review Letters, 3. prosince 2004; kontakt: Ron Walsworth, [M1]; články k tématu: Physics Today, červenec 2004, Scientific American, září 2004; WWW Harvard-Smithsonian [X1], WWW Alan Kostelecky [X2])

Blesky na obloze pro vědecké studium se obvykle vytvářejí vypálením rakety nad oblačnost. Raketa odvíjí dlouhé vodivé vlákno, které spojuje elektricky nabitá oblaka se zemí. Brzy téhož bude možno dosáhnout laserovými paprsky. Společný tým francouzských a německých vědců provedl experimenty v laboratoři, při nichž paprsek laseru ionizoval molekuly vzduchu mezi dvěma elektrodami (jedna o vysokém napětí, druhá tvořila uzemnění) ve vzdálenosti několika metrů od sebe. Experiment byl ojedinělý tím, že se podařilo vytvořit elektrické pole o intenzitě asi jednoho megavoltu a vznikly plasmové filamenty generované laserovými pulsy. Připomeňme, že přírodní blesk dosahuje maximálního výkonu asi 10 megawattů, maximálního napětí asi 100 megavoltů a maximálního proudu několika desítek kiloampérů. Jedním z laboratorních výsledků byl překvapivý objev, že déšť nemusí narušovat spuštěné nebo průběh procesu vybíjení. Výzkumníci nyní chtějí provést obdobné experimenty pod otevřenou oblohou. Cílem těchto experimentů je schopnost spustit blesk před tím, než tento blesk zasáhne citlivá místa, jako jsou letiště nebo elektrická zařízení vysokého napětí. (Ackermann et al., Applied Physics Letters, 6. prosince 2004; kontakt: Jerome Kasparian, Universite Lyon, [M2])

Odkazy a literatura:

[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 712. December 13, 2004 by Phillip F. Schewe, Ben Stein.