Nagy eredmények a fizikában

A dinamikai Casimir-effektus illusztrációja. A kerek, vibráló tükör a képen balra fönt.

Fotó: Philip Krantz, Chalmers University

A következőkben a 2011-es év tíz legnagyobb áttörését tekintjük át, a Physics World hírújság nyomán.

10. helyezett: Az ősrobbanás relikviái
A tizedik helyen Michele Fumagalli és Xavier Prochaska (Kaliforniai Egyetem, Santa Cruz, és John O’Meara of Saint Michael’s Főiskola, Vermont) futott be, akiknek elsőként sikerült olyan gázfelhőket felfedezni, melyek valóban az ősrobbanás relikviái. A távoli Univerzum e felhőit kizárólag hidrogén, hélium, és lítium alkotja, melyek (a nehezebb elemekkel ellentétben) még a Nagy Bummban jöttek létre. A gázfelhők amellett, hogy az ősrobbanás elméletének remek bizonyítékai, egyedülálló betekintést nyújtanak abba az anyagba, melyből az első csillagok és galaxisok születtek.

9. helyezett: Kvantumszámítógép egyetlen chipen
A kilencedik helyen Matteo Mariantoni és kollégái (Kaliforniai Egyetem, Santa Barbara) végeztek, akik elsőként építették meg a Neumann-féle architektúra kvantumos változatát, mindezt egyetlen integrált áramkörben. Az eszközzel két kvantum-számítási algoritmust végeztettek el, közelebb hozva a pillanatot, amikor a kvantumszámítógépek valódi, gyakorlati problémákat oldanak meg.

8. helyezett: Élő lézer
Malte Gather és Seok Hyun Yun (Harvard, Orvosi Kar) élő sejtből készítettek lézert, kiérdemelve ezzel a nyolcadik helyet. A kutatók emberionális vesesejtekben lévő zöld fluoreszcens protein molekulákat sugároztak be intenzív kék fénnyel, minek következtében a molekulák monokromatikus, irányított fényt bocsátottak ki. A módszer a rákos és az egészséges sejtek elkülönítésére is alkalmas lehet.

7. helyezett: A neutrínóoszcilláció íze
A hetedik helyre a Japán Tokai-to-Kamioka kísérleten dolgozó nemzetközi fizikuscsoport került, akik a neutrínóoszcilláció jelenségének vizsgálgatával foglalkoznak. A kutatók müon-neutrínókat irányítottak detektoraikra, melyek egy része a 300 kilométeres út során elektron-neutrínókká alakult. Noha a mindösszesen hat darab detektált átalakulás nem elég ahhoz, hogy a kísérletet a müon-neutrínók elektron-neutrínóvá való átalakulásának felfedezésként könyveljük el, mégis ezidáig ez a kísérlet ad leginkább számot a neutrínók átalakulási képességéről.

6. helyezett: A korai Univerzum hőmérséklete
Az ősrobbanás után az Univerzum szabad kvarkok és gluonok bonyolult “leveséből” állt, melyekből azután a világunkat felépítő, ma is látható protonok és neutronok kialakultak. A hatodik helyen az az amerikai, indiai, és kínai tudósokból álló csoport végzett, akiknek minden eddiginél pontosabban sikerült meghatározni a kvarkleves kialakulásához szükséges hőmérsékletet. Az eredmény: két billió Kelvin!

5. helyezett: Fény a semmiből
Az ötödik helyre Christopher Wilson, kollégái (Chalmers Műszaki Egyetem, Svédország), valamint japán, ausztrál, és amerikai fizikusok kerültek, a dinamikai Casimir-effektus laboratóriumi megfigyeléséért. E jelenség akkor lép fel, amikor a vákuumban egy tükröt oly gyorsan mozgatunk, hogy az ott lévő virtuális foton-párok elszakadnak egymástól, s így valódi, detektálható fotonná alakulnak. A kísérletek szó szerint új fényt vetnek a Casimir-effektusra.

4. helyezett: Az Univerzum mérése
A negyedik helyen Darach Watson és kollégái (Koppenhágai Egyetem, Dánia, és a Queenslandi Egyetem, Ausztrália) végeztek, a Világegyetemben lévő távolságok masszív fekete lyukakkal történő meghatározásának kidolgozásáért. A munka azért is fontos, mert a jelenleg “standard gyertyaként” használt szupernovákkal szemben ezen objektumok szinte minden galaxis magjában megtalálhatók, és “fényük” hosszú időn át kitart.

3. helyezett: Téridő-álca
A képzeletbeli dobogó harmadik fokára az Alexander Gaeta (Cornell Egyetem, USA), és Martin McCall (Imperial Főiskola, London) által vezetett csoportok léphetnek fel, akik az év elején publikálták elméleti munkájukat a téridő eseményeinek álcázásáról, mely az eseményeket nem pusztán elrejti a külvilág szeme elől, de detektálhatatlanná is teszi azokat. A módszer remekül alkalmazható például egy tökéletes bankrablásnál – legalábbis elméletileg.

2. helyezett: A hullámfüggvény mérése
Az ezüst érmet Jeff Londen és csapata viheti haza, fotonok hullámfüggvényének megméréséért. A kutatóknak a mérés során úgy sikerült megmérniük a hullámfüggvényeket, hogy azok eközben nem “semmisültek meg”, szemben a kvantum tomográfiával, ahol a hullámfüggvények a mérés során jelentős változásokon esnek át.

1. helyezett: A kvantumvilág új arca
A Physics World szerint az év felfedezése cím Aephraim Steinberget és csoportját illeti, a kvantummechanika világában végzett kísérleteikért, mely során úgy mérték meg a Young-féle kétréses összeállításban az egyes fotonok útját, hogy eközben nem tették tönkre a létrejövő híres interferencia-mintázatot. Az eredmény azért is különösen érdekes, mert a kvantumfizikában igen régóta fennálló meggyőződés szerint ilyen kísérlet nem végezhető el. Hiába, a természet mindig tartogat számunkra meglepetéseket!

Összeállította: Kalmár Gergely