Nacházíte se

Významné výsledky vědecké činnosti v roce 2011

Fokusovaný svazek rentgenového laseru je schopen vytvářet jedinečné stavy hmoty. Jde o plazma velmi husté, jehož teplota je však poměrně nízká. Fyzici mluví o tzv. prohřáté husté hmotě – WDM (warm dense matter). Optické lasery dokáží WDM vyrobit jen za určitých, značně omezených podmínek. Rentgenové lasery ji však vytvářejí téměř vždy, neboť umí prohřát objem energetizované látky a ne jen její povrch, jak to činí optické lasery. WDM se ve vesmíru nachází v nitru velkých planet (např. Jupitera) a v dalších vesmírných objektech (např. hnědých a bílých trpaslících).

Ve spolupráci s badateli z MFF UK a kolegy z Velké Británie a Japonska jsme představili realizaci nového principu spintronické součástky založené na antiferomagnetu. Dnes známé spintronické součástky, používané například v čtecích hlavách pevných disků nebo paměťových čipech, jsou založeny na feromagnetech. V těchto materiálech mají spiny elektronů tendenci orientovat se jedním směrem a proto se materiál navenek chová jako silný magnet.

Experiment H1, umístěný na urychlovači vstřícných svazků elektron/pozitron-proton (ep) HERA v DESY Hamburg, provedl v současnosti nejpřesnější měření účinného průřezu rozptýleného elektronu/pozitronu na protonech. Výsledky rozptylu nám podávají nejúplnější informaci o vnitřní struktuře protonu. Tento rozptylový experiment je obdobný historicky známému rozptylu částic alfa na zlaté fólii z roku 1909, který vedl k objevu jádra atomů (tzv. Rutherfordův experiment).

Kvantové zpracování informace nabízí potenciál pro další rozvoj informačních technologií. Teoretický výzkum v této oblasti již předpověděl celou řadu významných zlepšení, kterých lze dosáhnout použitím kvantové fyziky namísto klasických výpočetních metod. Ukazuje se, že základním stavebním kamenem budoucích kvantových počítačů budou tzv. c-phase hradla (z anglického controlled phase). Jedná se o hradla zpracovávající 2 bity kvantové informace (qubity), jejichž činnost se podobá operaci CNOT známé z klasické výpočetní techniky.

D0 experiment provedl nové, přesnější měření hmotnosti top kvarku, kdy koncový stav rozpadu top a anti-top kvarku obsahuje jeden lepton a jety. Měření bylo provedeno v proton-antiprotonových srážkách na urychlovači Tevatron pří těžišťové energii 1,96 TeV. Výsledná naměřená hodnota mt=176,01±1,64 GeV je jednou z nejpřesnějších měření hmotnosti top kvarku v samostatném koncovém kanále. Oproti předchozímu měření došlo ke značné redukci systematických chyb, a to především v neurčitosti spojené s energetickou kalibrací b-jetů.

Nanodiamantové (ND) částice s velikostmi v rozmezí 5 – 100 nm mohou sloužit jako nový typ optických markerů (značek) pro zobrazování buněk. Silná ND fotoluminiscence (PL) má původ v jednofotonovém vyzařování dusíkově vakančních (NV) barevných center, složených ze substituovaného atomu dusíku a následné vakance, uměle vytvořených v diamantové mřížce.

Díky svým speciálním materiálovým vlastnostem a předpokládaným aplikacím v nanotechnologiích se uhlíkové materiály stávají v poslední době předmětem intenzivního studia. Přestože dosažení atomárního rozlišení obrazu rastrovacího mikroskopu je poměrně rutinní záležitostí, přesné určení poloh jednotlivých atomů tvořících různé uhlíkové struktury je velmi obtížné. Ve spolupráci s kolegy ze Španělska jsme detailními teoretickými výpočty prokázali, že maximální kontrast v atomárně rozlišených obrazech uhlíkových materiálů nemusí odpovídat jednotlivým atomům.

Význam tenkých vrstev ferromagnetických polovodičů (Ga,Mn)As pro využití ve spintronice je mj. založen na magnetokrystalické anizotropii těchto materiálů. Zatímco orientace magnetické snadné osy v rovině vrstvy a její změna do normálového směru při deformaci krystalové mřížky jsou dobře pochopeným jevem, původ povrchové uniaxiální anizotropie, tj. neekvivalence směrů [110] a [-110], nebyl dosud objasněn. V této práci vysvětlujeme, na základě komplexního experimentálního a teoretického studia, možný mikroskopický mechanismus tohoto jevu.