Rok 2021 ve vědě

Přehled některých zajímavých událostí ve vědě v právě uplynulém roce 2021.

Důležitou událostí bylo pochopitelně udílení Nobelových cen za rok 2021.

Chemie

• V lednu bylo zveřejněno video vzniku krystalu NaCl (chlorid sodný) získané pomocí elektronové mikroskopie. [link]

Kovová voda

Týmu Pavla Jungwirtha z AVČR se povedlo připravit kovovou vodu. Ve vakuové aparatuře nechali reagovat vodní páru s kapkou slitiny sodíku s draslíkem (NaK). Tímto postupem došlo k uvolnění velkého počtu elektronů z alkalických kovů do vrstvy vody na povrchu kapky a tím k přípravě vody s kovovými vlastnostmi. Vrstvy vody změnila barvu na zlatou a byla stabilní po dobu několika sekund. To stačilo na změření spekter a později i na charakterizaci pomocí XPS spektroskopie.

Tato metoda je velmi podobná oblíbeným školním pokusům, kdy se hází sodík, příp. draslík do vody. Obráceným pořadím (tzn. k alkalickému kovu přidali malé množství vody) dosáhli vědci toho, že (bouřlivá) chemická reakce proběhla až s několikasekundovým zpožděním.

Odkazy

• Kovová voda poprvé připravena v pozemských podmínkách
• Water as a metal
• Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution

Získávání kovů vzácných zemin pomocí bakterií

Kovy vzácných zemin jsou nepostradatelné pro současné elektronické zařízení. Bohužel, i když jejich výskyt není nijak vzácný, je velký problém s jejich získáváním a čištěním. Nová metoda využívá bakteriální protein lanmodulin, který se selektivně váže na tyto kovy a umožňuje jejich separaci z vodného roztoku pomocí kolonové chromatografie. Čistota získaných kovů je velmi vysoká, více než 99,9 %.

Odkazy

• Bridging Hydrometallurgy and Biochemistry: A Protein-Based Process for Recovery and Separation of Rare Earth Elements
• New, environmentally friendly method to extract and separate rare earth elements

Fyzika

LauncherOne dosáhl orbity

Na druhý pokus se LauncherOne, první raketa pouze na kapalné palivo, dosáhla orbity. Raketa vynesla deset malých satelitů typu CubeSat.

Mars

Během února dorazily na oběžnou dráhu Marsu tři sondy. Čínská sonda Tchien-wen-1, sonda z Arabských emirátů Al Amal a americká sonda Preservance.

Čínská sonda se skládá z orbitální části a vozíku, který zkoumá povrch Marsu.

Sonda Al Amal mapuje povrch Marsu z oběžné dráhy, měří teplotu ledu, vodní páry a prachu pomocí IR kamery a pomocí UV spektrometru studuje únik kyslíku a vodíku z atmosféry Marsu do vesmíru.

Americká sonda vysadila na povrch Marsu další vozítko o hmotnosti více než tunu, jehož součástí je i dron. Jejich úkolem je mapování studium klimatu a geologie Marsu. Zajímavým úkolem je monitorování zvuků Marsu.

Místo, kde přistál rover Perseverance bylo pojmenováno ‘Octavia E. Butler Landing‘ po autorce sci-fi Octavii E. Butler.

První vyrobený kyslík na Marsu

Rover Perseverance poprvé vyrobil kyslík mimo Zemi. Využil k tomu aparaturu MOXIE, která rozkládá oxid uhličitý z atmosféry Marsu na kyslík a oxid uhelnatý. Výroba kyslíku je založena na elektrolýze oxidu uhličitého na keramickém materiály YZS (směsný oxid yttria a zirkonia) za vysoké teploty.

Objev organických sloučenin

Curiosity detekovala první organické sloučeniny na Marsu. Šlo převážně o kyselinu benzoovou a amonné ionty. K detekci byla využita aparatura SAM (Sample Analysis at Mars), která se skládá ze tří částí:

• Kvadrupolární hmotnostní spektrometr
• Plynový chromatograf
• Laditelný laserový spektrometr

Video z Marsu

Toto video bylo vytvořeno ze snímků Marsu.

Odkazy

• NASA rover lands on Mars to look for signs of ancient life
• Perseverance Rover’s Descent and Touchdown on Mars (Official NASA Video)
• Mastcam-Z’s First 360-Degree Panorama
• Welcome to ‘Octavia E. Butler Landing‘
• In first, Perseverance Mars rover makes oxygen on another planet
• NASA’s Perseverance Rover Successfully Cores Its First Rock
• NASA’s Perseverance Rover Finds Signs of Epic Ancient Floods on Mars
• NASA just found these organic molecules on mars for the first time

Čínský Bůh ohně na Marsu

Druhou zemí, která dokázala dopravit vozítko na Mars je Čína. 10. února dorazila sonda Tchien-wen na oběžnou dráhu okolo Marsu. 14. května pak dosedla na povrch Marsu pojízdná laboratoř Zhurong (Bůh ohně). Vozítko je osazeno šesti koly a veze řadu přístrojů pro průzkum Marsu, jeho celková hmotnost je 240 kg. Jako místo přistání byla zvolena planina Utopie, kde se očekává zásoba ledu pod povrchem.

Odkazy

1. China lands its Zhurong rover on Mars
2. Číně se jako druhému státu světa podařilo úspěšně přistát na Marsu

Oprava Hubbleova teleskopu

Hubbleův teleskop je ve vesmíru již od roku 1990, tzn. více než 30 let. Za tu dobu už zažil několik oprav. Letos došlo k selhání hlavního počítače, proto byl postupně zprovozněn záložní počítač. Naštěstí se operace podařila a všechny komponenty se povedlo nastartovat a teleskop může sloužit dále.

Odkazy

• NASA Releases Stunning First Images From Repaired Hubble Telescope

Landsat-9

27. září byla vypuštěna raketa nesoucí družici Landsat-9, která je nástupcem družice Landsat-8. Jejím úkolem je mapování zemského povrchu pro USGS (United States Geological Survey). Družice nese dva přístroje pro optický (OLI-2) a tepelný (TIRS-2) průzkum.

Odkazy

• Landsat 9 Overview
• Landsat 9 Reaches Orbit, Makes Ground Contact to Continue Legacy

Střed Mléčné dráhy pod lupou

Pomocí zařízení GRAVITY z observatoře ESO byly pořízeny zatím nejpodrobnější snímky galaktického jádra obsahujícího supermasivní černou díru. Byla objevena i dosud nepozorovaná hvězda.

Odkazy

• ESO
• Gravity
• The Galactic Center under the magnifying glass

Vesmírný dalekohled Jamese Webba

V sobotu 25. 12. úspěšně odstartovala raketa nesoucí složený dalekohled Jamese Webba (JWST). Pokud půjde vše podle plánu za měsíc od startu dorazí do své konečné pozice, zhruba 1,5 miliónu kilometrů od Země.

Pěkné srovnání JWST a Hubbleova teleskopu je v odkazu 3.

Odkazy

1. NASA’s Webb telescope launches to see first galaxies, distant worlds
2. Where is Webb?
3. Webb vs Hubble
4. Kosmologie na prahu éry Webbova teleskopu

CERN

Odderon

V březnu byla objevena nová částice odderon.

Square Kilometre Array

V červenci začala stavba dlouho plánované soustavy radioteleskopů Square Kilometre Array. Centrální část každé ze dvou soustav antén by měla být umístěna na území o průměru asi 10 km, z ní budou vybíhat spirály dalších stanic, které budou až 3 000 km daleko. Australská část proto bude mít nejvzdálenější stanice až na Novém Zélandu, jihoafrická pak na Madagaskaru. Radioteleskopy budou monitorovat světlo prvních vznikajících hvězd, mapovat vodík ve vesmíru a také hledat temnou hmotu.

Odkazy

• World’s largest radio telescope to be built after almost 30 years of planning
• Philip Diamond plenary: The Square Kilometre Array: A Physics Machine for the 21st Century

Mikroskopie

• Cornell researchers see atoms at record resolution – pomocí HRTEM se povedlo získat obrázky atomů sloučeniny PmScO₃ s rozlišením lepším než 20 pm.

Nový teplotní rekord

Jaderná fúze je v současnosti intenzivně studovaná, asi nejznámějším projektem je evropský ITER. Čína má svůj vlastní experimentální reaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak). V květnu byl v tomto zařízení překonán teplotní rekord, podařilo se dosáhnout teploty 120 miliónů stupňů a udržet ji po dobu 101 sekund. Mimoto bylo dosaženo i vyšší teploty, 160 miliónů stupňů a ta byla udržena po dobu 20 sekund.

Nové ultrapřesné atomové hodiny

Atomové hodiny jsou založeny na interakci elektromagnetického záření s excitovanými stavy atomů. Současné nejpřesnější hodiny využívají podchlazených atomů stroncia, jejich přesnost je velmi vysoká. Chyba měření nikdy nepřesáhla hodnotu 8.10^-18. Hodiny byly vytvořeny ve spolupráci tři amerických institut: JILA, NIST a University of Colorado Boulder.

Odkazy

• JILA Team Demonstrates Model System for Distribution of More Accurate Time Signals
• An atomic clock measured how general relativity warps time across a millimeter
• Ultrapřesné atomové hodiny měří obecnou relativitu v měřítku milimetrů
• Ultra-Precise Atomic Clock Measures General Relativity Effects On A Millimeter Scale

Fúzní reakce poprvé uvolnila více energie než bylo potřeba na její spuštění

Velmi důležitá zpráva přišla ze zařízení NIF (National Ignition Facility), kde se zabývají vývojem inerciální fúze. V tomto zařízení se spaluje směs deuteria a tritia (izotopů vodíku). Fúzní reakce je iniciována působením silného laseru. Poprvé se fúzí podařilo získat více energie než bylo spotřebováno na její iniciaci.

K praktickému využití je zatím daleko a pravděpodobně nepůjde o konkurenci pro provozy typu ITER, ale spíše o možné řešení zdrojů energie pro vesmírné lety.

Odkazy

• Home of the National Ignition Facility (NIF)
• NIF na wikipedii
• Finally, a Fusion Reaction Has Generated More Energy Than Absorbed by The Fuel
• Zlom v cestě k inerciální fúzi a budoucím mezihvězdným pohonům
• Jak to bylo s nedávným zapálením inerciální fúze?

Biologie

Nejstarší DNA

Analýzou DNA mamuta nalezeného na Sibiři bylo zjištěno staří v rozmezí 1,2-1,65 miliónů let. Jedná se o nejstarší DNA. Datování bylo provedeno pomocí několika metod, mimojiné také s využitím paleomagnetismu.

Odkazy

1. World’s oldest DNA sequenced from a mammoth that lived more than a million years ago
2. Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths
3. Using relative and radiometric dating methods, geologists are able to answer the question: how old is this fossil?

WHO doporučuje použití první vakcíny proti malárii

Malárie je jedno z nejvýznamnějších infekčních onemocnění. Ročně zabije až půl miliónu lidí, často dětí. Jediná funkční vakcína je RTS,S kterou nyní doporučuje WHO pro široké použití v Africe.

Odkazy

• Trial suggests malaria sickness could be cut by 70%
• WHO endorses use of world’s first malaria vaccine in Africa

Archeologie

23 000 let staré stopy

V Novém Mexiku v oblasti pleistocénního jezera Otero byly nalezeny lidské stopy staré 23 000 – 21 000 let tedy z období poslední doby ledové.

IT

Kvantové počítače

I v tomto roce jsme mohli sledovat rychlý vývoj v oblasti kvantových počítačů. Tyto počítače nevyužívají klasické binární obvody, ale tzv. qubity. Na rozdíl od klasického bitu nemůže nabývat pouze jedné ze dvou hodnot (0 a 1), ale i superpozice těchto stavů.

Odkazy

• IBM unleashes the Eagle, the world’s most powerful quantum processor
• Harvard-led physicists take big step in race to quantum computing
• This quantum computing startup says it’s ready to take on IBM and Google

Windows 11

I když byly Windows 10 označovány jako poslední verze windows, která se bude v čase sama upgradovat na vyšší verze, tak Microsoft v tomto roce vypustil nový OS označený jako Windows 11. První vydání bylo dostupné od 5. října 2021. Pro uživatele Windows 10 je upgrade zdarma, jedinou podmínkou je kompatibilita hardwaru.

Odkazy

• Windows 11
• Windows 11 na wikipedii
• Velká sláva, Microsoft právě představil Windows 11. Akci jsme sledovali online

Různé

Rekonstrukce podoby kněžny Ludmily

Od úmrtí kněžny Ludmily uplynulo už 1100 let (* 860, † 15. září 921), pomocí moderních technologií se povedlo zrekonstruovat její podobu.

Odkazy

• Vědci rekonstruovali podobu kněžny Ludmily. Podívejte se do tváře patronky Čech