Fyzika
Vesmír sa dá pozorovať všade ...
aj z nášho mesta Spišská Nová Ves
..................................................
Ak, sa pozriete večer na nočnú oblohu,
uvidíte najväčšiu planétu slnečnej sústavy JUPITER.
https://sk.wikipedia.org/wiki/Jupiter
Podarilo sa nám odfotiť aj niekoľko
storočí trvajúcu búrku (cyklón) - slávnu červenú škvrnu.
Kométa Tsuchinshan-ATLAS 14. 10. 2024
Nobelovu cenu za fyziku v roku 2024
získali John Hopfield a Geoffrey Hinton
Nobelovu cenu za fyziku získali za zásadné objavy a vynálezy, ktoré umožňujú strojové učenie pomocou umelých neurónových sietí.
Zľava John J. Hopfield a Geoffrey E. Hinton. Zdroj: NobelPrize.org. Credit: Niklas Elmehed, Nobel Prize Outreach
Švédsky Karolínsky inštitút oznámil dnes 8. októbra 2024 o 11.45 hod. nositeľov Nobelovej ceny za fyziku. Dvom tohtoročným laureátom Nobelovej ceny za fyziku Johnovi J. Hopfieldovi z Princetonskej univerzity v USA a Geoffreymu E. Hintonovi z Torontskej univerzity v Kanade bola udelená za prínos v oblasti strojového učenia pomocou neurónových sietí.
Obaja laureáti využili nástroje z fyziky na vývoj metód, ktoré sú základom dnešného výkonného strojového učenia. John Hopfield vytvoril asociatívnu pamäť, ktorá dokáže ukladať a rekonštruovať obrazy a iné typy vzorov v dátach. Geoffrey Hinton vynašiel metódu, ktorá dokáže autonómne nájsť vlastnosti v údajoch, a tak vykonávať úlohy, ako je identifikácia konkrétnych prvkov na obrázkoch.
„Práca laureátov je veľmi prínosná. Vo fyzike využívame umelé neurónové siete v širokom spektre oblastí, napríklad pri vývoji nových materiálov so špecifickými vlastnosťami.“ Ellen Moonsová, predsedníčka Nobelovho výboru pre fyziku.
Technológia inšpirovaná štruktúrou mozgu.
Keď hovoríme o umelej inteligencii, často máme na mysli strojové učenie pomocou umelých neurónových sietí. Táto technológia bola pôvodne inšpirovaná štruktúrou mozgu.
V umelej neurónovej sieti sú neuróny mozgu reprezentované uzlami, ktoré majú rôzne hodnoty. Tieto uzly sa navzájom ovplyvňujú prostredníctvom spojení, ktoré možno prirovnať k synapsiám a ktoré možno zosilniť alebo zoslabiť.
Sieť sa trénuje napríklad vytváraním silnejších spojení medzi uzlami so súčasne vysokými hodnotami. Tohtoroční laureáti pracujú s umelými neurónovými sieťami od 80. rokov 20. storočia až po súčasnosť a ich práca má obrovský význam pre oblasť strojového učenia.
Nobelovu cenu za fyziku za rok 2023 získali Pierre Agostini, Ferenc Krausz a Anne L’Huillierová
Objavy troch laureátov sa venujú skúmaniu sveta elektrónov vnútri atómov a molekúl.
Pierre Agostini, Ferenc Krausz a Anne L’Huillierová.
Ilustrácia: Niklas Elmehed. Zdroj: © Nobel Prize Outreach
Švédsky Karolínsky inštitút oznámil 3. októbra 2023 o 11.45 hod. nositeľov Nobelovej ceny za fyziku. Tromi laureátmi za rok 2023 sa stali francúzsky profesor Pierre Agostini pôsobiaci na Ohio State University, maďarský profesor Ferenc Krausz z Inštitútu Maxa Plancka a profesorka Anne L’Huillierová, ktorá pôsobí na univerzite vo švédskom Lunde. Ocenenie si prevzali za experimentálne metódy, ktoré ľudstvu poskytli nové nástroje na výskum sveta elektrónov vnútri atómov a molekúl.
Dynamika elektrónov
Experimenty tohtoročných laureátov dali ľudstvu nové nástroje na skúmanie sveta elektrónov vnútri atómov a molekúl. Pierre Agostini, Ferenc Krausz a Anne L’Huillierová demonštrovali, ako vytvoriť extrémne krátke pulzy svetla (merané v attosekundách), ktoré možno použiť na meranie dynamiky elektrónov, konkrétne ich pohybu a zmeny energie.
Vedci prispeli k tomu, že pohyb na úrovni elementárnych častíc je možné sledovať akoby v spomalenom zábere. Pohyb elektrónov vedia pritom merať v attosekundách. Jedna attosekunda predstavuje jednu trilióntinu sekundy, matematicky vyjadrené 10-18 sekundy. Tieto pulzy možno využiť na získanie obrazu procesov vnútri atómov a molekúl.
V minulom roku získali ocenenia v tejto kategórii Francúz Alain Aspect, Američan John Clauser a Rakúšan Anton Zeilinger za experimenty s previazanými fotónmi.
Ilustračný obrázok atómu. Zdroj: iStockphoto.com
Veda spája výskumy navzájom
Ich výskum sa datuje do minulého storočia, keď v roku 1987 Anne L’Huillierová zistila, že pri prechode infračerveného laserového svetla vzácnymi plynmi vzniká mnoho rôznych svetelných vĺn. Laserom generované svetlo interaguje s atómami v plyne, a dodáva tak niektorým elektrónom dodatočnú energiu, ktorá je následne vyžarovaná ako svetlo.
Na tento výskum potom mohli nadviazať ďalší fyzici. V roku 2001 sa Pierrovi Agostinimu podarilo vyrobiť a preskúmať sériu po sebe idúcich svetelných pulzov, keď každý pulz trval iba 250 attosekúnd. V rovnakom čase pracoval Ferenc Krausz na inom type experimentu, ktorý umožnil izolovať jediný svetelný pulz trvajúci 650 attosekúnd.
Ich výskum má podľa odborníkov mnohé praktické využitia. Napríklad v elektronike je dôležité pochopiť a riadiť správanie elektrónov v materiáli. Attosekundové pulzy možno tiež použiť na identifikáciu rôznych molekúl, napríklad v lekárskej diagnostike.
Ocenenie je v roku 2023 dotované 11 miliónmi švédskych korún.
Päť príkladov Einsteinovej teórie relativity v každodennom živote: O týchto ste určite netušili
Ilustračné foto (Zdroj: gettyimages.com)
Relativita je jednou z najznámejších vedeckých teórií 20. storočia. Vedeli ste však, že sa nachádza všade okolo nás? Vďaka tejto teórii sa dajú napríklad vysvetliť fyzikálne javy, ktoré máme dennodenne na očiach.
Teória relativity, ktorú sformuloval v roku 1905 Albert Einstein, vysvetľuje správanie sa objektov v priestore a čase. Možno ju dokonca použiť aj na vysvetlenie existencie čiernych dier, ohýbania svetla v dôsledku gravitácie či fungovania planét a vesmírnych telies vo vesmíre, uvádza Live Science. Nedeje sa to však len vo vesmíre. Viacero príkladov relativity v praxi môžeme pozorovať aj v našom každodennom živote. Každý jeden takýto jav je dôkazom toho, že Einstein mal skutočne pravdu.
Magnetizmus
Ak vezmete drôt a presuniete ho cez magnetické pole, vytvoríte elektrický prúd. Nabité častice v drôte sú ovplyvnené meniacim sa magnetickým poľom, ktoré núti niektoré z nich pohybovať sa a vytvára prúd. Ale teraz si predstavte drôt v pokoji a magnet v pohybe. V tomto prípade sa nabité častice v drôte (elektróny a protóny) už nepohybujú, takže magnetické pole by ich nemalo ovplyvňovať. No napriek tomu je to stále tak.
(Zdroj: Getty Images)
Thomas Moore, profesor fyziky na Pomona College v Claremont v Kalifornii, používa princíp relativity na demonštráciu Faradayovho zákona, ktorý hovorí, že meniace sa magnetické pole vytvára elektrický prúd. "Keďže toto je základný princíp transformátorov a elektrických generátorov, každý, kto používa elektrinu, zažíva účinky relativity," povedal Moore pre Live Science.
Zlatá farba
Zlato je ťažký prvok, takže elektróny sa pohybujú dostatočne rýchlo na to, aby nárast hmotnosti a skrátenie dĺžky boli významné, uvádza Heidelbergova univerzita v Nemecku. Biele svetlo je zmesou všetkých farieb dúhy, ale v prípade zlata, keď sa svetlo absorbuje a reemituje, vlnové dĺžky sú zvyčajne dlhšie. To znamená, že zmes svetelných vĺn, ktoré vidíme, má tendenciu mať menej modrej a fialovej. Pretože žlté, oranžové a červené svetlo majú dlhšie vlnové dĺžky ako modré svetlo, zlato sa podľa BBC javí ako žltkasté
Odolnosť zlata voči korózii
Podľa článku v časopise Gold Bulletin je účinok teórie relativity na elektróny zlata je tiež jedným z dôvodov, prečo tento kov nekoroduje a nereaguje takmer s ničím. Zlato má vo svojom vonkajšom obale iba jeden elektrón, no stále nie je také reaktívne ako vápnik alebo lítium. Elektróny v zlate sú ale ťažšie, ako by mali byť. Pohybujú sa pri jadre atómu blízko rýchlosti svetla a zvyšujú svoju hmotnosť. To znamená, že najvzdialenejší elektrón sa pravdepodobne nenachádza tam, kde by mohol s čímkoľvek reagovať.
Ortuť ako kvapalina
Ortuť patrí tiež medzi ťažké kovy. Jej atóm s elektrónmi sa preto správa preto podobne ako atómy zlata. Väzby medzi atómami ortuti sú však slabé, čo má za následok jej topenie pri nižších teplotách. Preto ju poznáme ako kvapalinu, informuje Chemistry World.
(Zdroj: Getty Images)
Slnko a svietivosť
Bez Einsteinovej najznámejšej rovnice (E = mc2) by Slnko a ostatné hviezdy nesvietili. Podľa Ohio State University intenzívne teploty a tlaky v strede našej materskej hviezdy neustále stláčajú štyri samostatné atómy vodíka do jedného atómu hélia. Hmotnosť jedného atómu hélia je len o niečo menšia ako hmotnosť štyroch atómov vodíka. Čo sa stane s extra masou? Priamo sa premieňa na energiu, ktorá sa na našej planéte prejavuje ako slnečné svetlo.
Zaujímavosti
Nobelova cena za fyziku za rok 2022
Kráľovská švédska akadémia vied sa rozhodla udeliť Nobelovú cenu za fyziku za rok 2022 Alainovi Aspectovi, Johnovi F. Clauserovi a Antonovi Zeilingerovi „za experimenty s previazanými fotónmi, ktoré preukázali porušenie Bellových nerovností a za priekopníctvo kvantovej informačnej vedy“.
Výbor pre udeľovanie Nobelových cien vyhlasuje ocenenie troch kvantových fyzikov Alaina Aspecta, Johna F. Clausera a Antona Zeilingera. Zdroj: https://www.nzz.ch
Alain Aspect, John Clauser a Anton Zeilinger uskutočnili prelomové experimenty s použitím zapletených kvantových stavov, kde sa dve častice správajú ako jedna jednotka, aj keď sú oddelené. Ich výsledky uvoľnili cestu pre novú technológiu založenú na kvantových informáciách.
Nevýslovné účinky kvantovej mechaniky začínajú nachádzať uplatnenie. V súčasnosti existuje veľká oblasť výskumu, ktorá zahŕňa kvantové počítače, kvantové siete a zabezpečenú kvantovú šifrovanú komunikáciu.
Jedným z kľúčových faktorov tohto vývoja je, ako kvantová mechanika umožňuje existenciu dvoch alebo viacerých častíc v stave, ktorý sa nazýva zapletený stav. Čo sa stane s jednou z častíc v prepletenom páre, určuje, čo sa stane s druhou časticou, aj keď sú od seba ďaleko.
Dlho bola otázka, či je korelácia spôsobená tým, že častice v previazanom páre obsahujú skryté premenné, inštrukcie, ktoré im hovoria, aký výsledok by mali dať v experimente. V šesťdesiatych rokoch John Stewart Bell vyvinul matematickú nerovnosť, ktorá je po ňom pomenovaná. Tá hovorí, že ak existujú skryté premenné, korelácia medzi výsledkami veľkého počtu meraní nikdy neprekročí určitú hodnotu. Kvantová mechanika však predpovedá, že určitý typ experimentu poruší Bellovu nerovnosť, čo povedie k silnejšej korelácii, než by bolo inak možné.
John Clauser rozvinul myšlienky Johna Bella, čo viedlo k praktickému experimentu. Keď vykonal merania, podporili kvantovú mechaniku jasným porušením Bellovej nerovnosti. To znamená, že kvantovú mechaniku nemožno nahradiť teóriou, ktorá využíva skryté premenné.
Po experimente Johna Clausera zostali niektoré medzery. Alain Aspect vyvinul nastavenie a použil ho spôsobom, ktorý uzavrel dôležitú medzeru. Bol schopný zmeniť nastavenia merania potom, čo zapletený pár opustil svoj zdroj, takže nastavenie, ktoré existovalo, keď boli vysielané, nemohlo ovplyvniť výsledok.
Pomocou rafinovaných nástrojov a dlhých sérií experimentov začal Anton Zeilinger používať zapletené kvantové stavy. Jeho výskumná skupina okrem iného preukázala fenomén nazývaný kvantová teleportácia, ktorý umožňuje presunúť kvantový stav z jednej častice na jednu na diaľku.
V roku 2021 dostali Nobelovu cenu za fyziku Američan japonského pôvodu Syukuro Manabe, Nemec Klaus Hasselmann a Talian Giorgio Paris za prácu na vytváraní fyzikálnych modelov zemskej klímy.
Popri medaile a diplome na laureátov Nobelových cien čaká aj finančná prémia, ktorá činí desať miliónov švédskych korún. Laureáti ocenenia slávnostne prevezali 10. decembra 2022, v deň výročia úmrtia švédskeho vynálezcu dynamitu Alfreda Nobela, na základe závetu ktorého sú ceny udeľované.