Staré potíže nového urychlovače LHC

Nový restart urychlovače LHC v Cernu naplánovaný na čtvrtek 25.2.2010 ráno se fyzikům opět příliš nevyvedl. Jak je asi všeobecně známo, 19. září 2008 došlo v LHC k havárii, při které do tunelu urychlovače unikla asi šest tun drahého helia a supravodivé magnety ve čtvrtině urychlovače byly zničeny přehřátím (tzv. "vykalením"). Vznikly tak velké síly způsobené přetlakem vypařeného helia a působící na konstrukce držící magnety. Vedení CERNu nepočítalo s tím, že mechanická porucha na jednom dílu urychlovače může způsobit jeho zkroucení a únik chladiva i v dalších segmentech a jen čirou náhodou nedošlo k destrukci celého urychlovače.[ více ]

pondělí 1. březen 2010 00:57 | Reputace článku: 14,17

Jak funguje plazmová koule?

Plazmová koule je zajímavá fyzikální hříčka, která se používá pro dekorativní i výukové účely. Jejím autorem je fyzik William Parker, který ji v roce 1973 zkonstruoval při pokusech s elektrickými výboji v neonu a argonu (viz US patent 1, 2, 3). Plazmové koule byly nejvíce populární v 80. letech minulého století, kdy se staly efektním, leč zhola bezúčelným doplňkem interiéru téměř každé kosmické lodi nebo alespoň futuristické vědecké laboratoře ve sci-fi filmech.[ více ]

čtvrtek 31. prosinec 2009 04:11 | Reputace článku: 18,07

Jak vzniká polární záře?

Polární záře se projevuje rozsáhlými barevnými pruhy, zvolna vlajícími nad obzorem ve vysokých zeměpisných šířkách. Jižní záře se označuje jako „aurora australis“, severní záře jako „aurora borealis“, ale v zásadě jde o tentýž jev. U nás je lze pozorovat jen vzácně, k čemuž přispívá osvětlení noční oblohy rozptýleným světlem pouličních lamp, tzv. světelný smog. Ale nedávné maximum sluneční aktivity je umožnilo pozorovat i u nás (srovn. pozorování Petra Pazoura z října roku 2003 a listopadu 2005).[ více ]

středa 30. prosinec 2009 02:21 | Reputace článku: 13,96

Hrozí lidstvu přepólování Země?

Vědci nedávno potvrdili, že se severní geomagnetický pól stěhuje rychlostí 64 km/rok směrem k ruské pevnině. Tedy - ono by na tom zjištění nebylo zase tolik divného, jelikož geomagnetický pól se pohybuje od té doby, co jej James Ross na severním pobřeží Kanady poprvé lokalizoval (magnetická střelka zde míří přímo do středu Země). Ale od roku 1831 se rychlost jeho putování nejméně 3x zvýšila a průměrná intenzita magnetického pole Země současně poklesla o 10%.[ více ]

pondělí 28. prosinec 2009 20:11 | Reputace článku: 16,61

Čím je zajímavý grafen?

Grafen spatřil světlo světa v roce 2004 v laboratoři Andrého Geima, výzkumníka Manchesterské univerzity. Jeho jméno je odvozeno od slova grafit, což je forma uhlíku, která v přírodě běžně vyskytuje a používá se pro výrobu tužek. V angličtině se slovo graphen vyslovuje jako "grafín" a myslím, že i v češtině by to bylo logičtější pojmenování. Grafit tvoří rovinná síť mnoha vrstev vzájemně propojených uhlíkových atomů uspořádaných do tvaru šestiúhelníků podobně jako u pláství medu a grafen představuje jedna z mnoha těchto vrstviček sloupnutá a nalepená na podložku. Toho lze dosáhnout docela jednoduše tím, že se samolepící páska přitiskne na krystalek grafitu, opatrně se stáhne a přitlačí na sklo - při troše štěstí na podložce zůstane jediná vrstva uhlíkových atomů, tzv. monovrstva.[ více ]

středa 2. prosinec 2009 04:25 | Reputace článku: 16,33

Duha polapená v zrcadle motýlích křídel

Za školních lavic si možná pamatujete, že při dopadu světla na zrcadlo je úhel odrazu roven úhlu dopadu. Ale takhle přesně to platí jen pro odraz světla od nevodivých materiálů, jako je např. sklo. Pokud světlo prochází sklem a odráží se od jeho vnitřního povrchu na principu totálního odrazu, začínají se uplatňovat i kvantové jevy - paprsek nepatrně prochází do vzduchu (fotony tunelují do evanescentních vln mimo sklo) a odražený paprsek je nepatrně (o 10 - 1000 nm) posunut ve směru paprsku. Tento posun byl objeven asi před šedesáti lety a je znám pod názvem Goos-Häenchenův jev.[ více ]

pondělí 30. listopad 2009 00:33 | Reputace článku: 11,73

Tellurid bismutu a topologické izolanty

V tomto příspěvku se pokusíme nahlédnout pod pokličku fyzikům, kteří studují velmi aktuální téma tzv. topologických izolantů. To je nová třída materiálů, které vedou elektrický proud jen tenkou vrstvičkou svého povrchu a magnetickým polem je lze navíc donutit k tomu, aby vedly elektřinu pouze v jednom směru. Toto zvláštní chování bylo teoreticky předpovězeno již dříve - ale teprve nedávno se jej konečně podařilo prokázat experimentálně. První látkou, na které bylo toto chování ověřeno, byla sloučenina dvou zajímavých prvků: telluru a bismutu.[ více ]

neděle 29. listopad 2009 01:47 | Reputace článku: 12,71

Tajemství tvaru sněhových vloček

Sněhové vločky začínají svůj pomíjivý život jako částečky prachu nebo kondenzační centra, vznikající zabržděním částic kosmického záření v zemské atmosféře. Protože u nejmenších částic síly povrchového napětí překonávají asymetrii vyplývající z tvaru molekul a snaží se krystalek sbalit do tvaru kapky, vločky nejprve vznikají jako malé osmi- až dvanáctiboké hranolky, v jejichž středu lze pozorovat náznaky spirálové poruchy struktury krystalu, ze které částice rostou (viz obr. níže). Uprostřed vloček bývá pod mikroskopem vidět zárodečné jádro částice prachu, který lze z roztálého sněhu izolovat filtrací. [ více ]

sobota 28. listopad 2009 20:47 | Reputace článku: 17,09

Optické kabely a solitony

Optické kabely jsou základem internetu a v poslední době prodělaly bouřlivý vývoj. Z původních tzv. mnohavidových vláken, ve kterých se paprsek světla potácel na principu totálního odrazu se poměrně rychle vyvinuly v gradientní vlákna, ve kterých se paprsek neodráží, ale plynule láme gradientem indexu lomu do středu, díky čemuž světelný paprsek vlákno nikdy nemůže opustit, ani když se vlákna navzájem dotýkají, což silně omezuje světelné ztráty při vedení světla kabelem. Ale i v tomto případě stále ještě vadí to, že se jednotlivé fotony podél vlákna šíří po různě dlouhé dráze, v důsledku čehož se světelný puls postupně rozplývá do větší oblasti.[ více ]

pátek 13. listopad 2009 21:59 | Reputace článku: 13,62

Profesor Heyrovský a Nobelova cena za polarografii

Letos si připomeneme 50 let od roku 1959, kdy dostal Nobelovu cenu první Čech a vědec, profesor Jaroslav Heyrovský za svůj objev polarografie. Princip polarografie je právě tak elegantní, jako jednoduchý. Ve vodném roztoku sloučeniny často existují jako elektricky nabité ionty, např. roztok kuchyňské soli (chlorid sodný) obsahuje směs kladně nabitých iontů sodíku a záporně nabitých iontů chlóru. Pokud do roztoku vložíme dva dráty z inertního materiálu (např. z platiny) a připojíme je k baterii, záporně nabitý vodič bude přitahovat kladně nabité ionty a svými elektrony je bude neutralizovat na kovový sodík. Rychlost vylučování sodíku bude úměrná přiloženému napětí, ne však zcela libovolně.[ více ]

sobota 7. listopad 2009 14:17 | Reputace článku: 11,43

Nové směry jaderné fúze - soustředěná plasma

K průmyslovému využití tzv. jaderné fúze vede ještě velmi dlouhá cesta. I kdyby se podařilo technologicky zvládnout fúzi samotnou, hlavní překážky bránící jejímu využití jsou především dvě: A) špatné využití vznikající energie, která je produkovaná převáženě ve formě rentgenového záření a rychle letících neutrálních částic (především neutronů), které lze jen obtížně zabrzdit a převést na užitečné teplo B) vznikající rychlé neutrony, postupně přeměňují materiál reaktoru v radioaktivní zářič a ovlivňují jeho vlastnosti narušováním krystalické mřížky. Tyto problémy se ve reaktorech, jako je plánovaný ITER, samostatně řeší - ale naštěstí ne všechny typy fúzních reakcí a reaktorů mají tyto nepříznivé vlastnosti.[ více ]

středa 4. listopad 2009 05:37 | Reputace článku: 14,65

Fyzika globálního oteplování

Ačkoliv se podle názorů některých popíračů globálního oteplování během posledních deseti let podnebí poněkud ochlazuje, ledovec z Kilimandžára stále mizí rekordní rychlostí. Nepoškodilo ho ani velké 300-leté africké sucho před 4 200 lety. Tyto skutečnosti potvrzují, že současné klimatické podmínky nad Kilimandžárem jsou unikátní za posledních 11 tisíciletí. Podle mého názoru je to důsledek především toho, že globální oteplování narušilo atmosférické proudění. Při ohřívání vody v umývadle tekutina nejprve cirkuluje v celém objemu. Při větším rozdílu teplot se cirkulace rozdělí do mnoha tzv. konvektivních buněk.[ více ]

středa 4. listopad 2009 02:20 | Reputace článku: 14,17

Karmánovy víry v tekutinách

Tvorbu vírů v tekutinách si obvykle spojujeme se zvýšeným odporem při pohybu a ztrátami energie. Ale tekutiny tvoří víry právě proto, aby snížily napětí mezi vrstvami a hustotu energie. Víry mezi vrstvami tekutin se proto mohou chovat jako jakási kuličková ložiska a ve skutečnosti tření snižovat - tedy za předpokladu, že zůstanou ohraničené a malé. Takové víry se tvoří v přechodném režimu proudění, kdy tekutina již neproudí zcela uspořádaně, ale ještě nevytváří chaotický pohyb, tzv. turbulenci. Tehdy se tvoří víry drobné a pravidelné, které lze snadno modelovat matematicky i na počítačích. Kapalné hélium tvoří systém drobných kvantovaných vírů, které dokonce snižují tření do té míry, že se kapalina jako celek stává supratekutou.[ více ]

čtvrtek 29. říjen 2009 19:05 | Reputace článku: 11,50

Tajemství barvy zlata a antických pohárů

Lykurgovy poháry jsou pojmenovány po bájném králi, vládnoucím kdesi na území dnešní Dalmácie ve 4. století n.l. Lykurgos byl mytologický thrácký král, který byl údajně oslepen, když se protivil Dionýsovu kultu. Na pohárech je král zobrazen, jak je lákán do podsvětí Ambrosií, která se proměnila ve vinnou révu. Do dnešního dne se zachovalo jen několik těchto pohárů, všechny pocházejí z Říma a několik jich lze spatřit v Britském muzeu v Londýně. Vlysy na pohárech jsou s nádobou spojeny jen tenkými můstky, aby nenarušovaly průchod světla a samy o sobě představují vysoce umělecky i technicky vyspělé řešení..[ více ]

neděle 25. říjen 2009 22:25 | Reputace článku: 16,34

Superhydrofobní tajemství čistoty lotosových květů

Lotos (lat. Nelumbo) je vodní rostlina podobná našemu leknínu. Lotos je ve východní kultuře znám jako ztělesnění čistoty a krásy a v řadě náboženství je důležitým symbolem, uctívali ho staří Egypťané, Indové i buddhisté. V buddhismu se jeho prostřednictvím zobrazuje kultivace lidského ducha, jelikož květ vyrůstá z bahna na dně vodních ploch, a přesto zůstává překrásně čistý. Buddha je často zobrazován, jak stojí nebo sedí na velikém lotosovém květu - prvním, který se podle mýtů objevil na Zemi. Odpověď na otázku, proč lotosový květ vypadá vždy jako ze škatulky zodpověděl vědecký výzkum. Povrch listů a květů této rostliny je pokryt zvláštní nepřilnavou vrstvou, po které snadno sklouzávají kapky vody a odnášejí tak s sebou různé nečistoty.[ více ]

čtvrtek 22. říjen 2009 23:28 | Reputace článku: 15,06

Strasti a slasti vysokoteplotních supravodičů

Když v roce 1911 objevil Kammerlingh Onnes supravodivé vlastnosti rtuti ochlazené pomocí kapalného hélia na několik stupňů nad absolutní nulou, netušil, že vysvětlení jevu odolá až do roku 1957, kdy se objevila první uspokojivá teorie supravodivosti, tzv. BCS teorie. Z této teorie vyplývá pro vznik supravodivosti nepřekročitelná teplota 23 K (tzv. Kelvinů, tj. stupňů nad absolutní nulou, což je teplota -273 °C). To vyžaduje drahé chlazení látek vroucím héliem o teplotě 4 K. V roce 1986 však K.A. Müller a J.G. Bednorz objevili supravodivost nových keramických materiálů za teplot vyšších než 30 K a brzy následoval objev supravodičů za teplot vyšších, než je teplota varu dusíku (77 K). Jev byl nazván vysokoteplotní supravodivost.[ více ]

úterý 20. říjen 2009 23:31 | Reputace článku: 12,99

Vrzající sníh a suprapevné hélium

V běžném životě nemáme zpravidla příležitost se setkávat s kvantovými jevy na pozorovatelných rozměrech. Takové efekty jsou zpravidla vyhrazeny mikroskopickým objektům při teplotách hluboko pod bodem mrazu. S jedním kvantovým jevem se však můžeme setkat zcela běžně a dokonce může za určitých podmínek ohrozit náš život. Současně jde o jev, o jehož povaze fyzika neměla donedávna ještě ani tušení a ještě dnes někteří vědci o jeho existenci pochybují. Že to zní neuvěřitelně? Tak čtěte[ více ]

neděle 18. říjen 2009 15:35 | Reputace článku: 15,27

Jak funguje světelný mlýnek?

Crookesův mlýnek je jednoduchý fyzikální přístroj, demonstrující působení energie světla. Skládá se ze skleněné baňky, z níž je vyčerpán vzduch a malé vrtulky, která je umístěna v baňce na jehlovém ložisku. Vrtulka má čtyři slídové listy z jedné strany bílé, z druhé začerněné. Díky různé odrazivosti materiálů se po osvětlení vrtulka otáčí. Přístroj vynalezl v roce 1873 chemik William Crookes jako vedlejší produkt svého výzkumu: snažil se jím změřit působení světla, které ovlivňovalo jeho chemické experimenty. Dnes je mlýnek k dostání jako fyzikální hříčka v mnoha prodejnách gadgetů a učebních pomůcek.[ více ]

sobota 17. říjen 2009 17:50 | Reputace článku: 15,07

Jak funguje laserové ukazovátko?

Princip laserového jevu by se dal přirovnat k hromadnému opadávání vlhkého sněhu na větvích stromu. Obvykle sníh z větví opadá stejně rychle, jako přibývá, ale za bezvětří se na větvích zachytí tolik vloček, že pak lehký otřes vyvolá lavinu, díky které většina sněhu z celého stromu spadne naráz jako na potvoru chodcům přímo za krk. V laseru roli větví hrají elektrony obíhající kolem atomů a v roli sněhových vloček fungují fotony jako drobné částice světla.[ více ]

pátek 16. říjen 2009 01:56 | Reputace článku: 17,81

Pomalé elektrony zobrazují jednotlivé molekuly

Fyzikům se podařilo zobrazit jednotlivé molekuly DNA natažené přes otvor v uhlíkovém filmu pomocí paprsku pomalých elektronů urychlených napětím asi 60 V v jednoduchém uspořádání podobném dirkové kameře (camera obscura). Molekuly se uhlíkový film nanáší z vodného roztoku, po odsátí přebytku roztoku se vzorek ochladí v kapalném etanu a vymražený se umístí do vakua, ve kterém se voda z ledu odpaří v pevném stavu, čímž se zabrání slepení vláknitých molekul DNA.[ více ]

pondělí 12. říjen 2009 11:03 | Reputace článku: 13,28