Animace Animace
Animace Popis Zdroj
Tevatron se loučí  (avi/xvid, 8 MB) Tevatron se loučí. V pátek dne 30. září 2011 byl ukončen provoz jednoho z největších urychlovačů světa, Tevatronu, který byl uveden do provozu v blízkosti Chicaga v roce 1983. Za 28 let práce v něm byla objevena řada elementárních částic včetně tau neutrina nebo top kvarku. Urychlovač měl obvod 6,4 kilometru a po dlouhá léta byl vůbec největším urychlovačem světa, na kterém bylo možné ve vstřícných svazcích urychlit protony a antiprotony na energii 1 teraelektronvolt. Ukončení provozu souviselo s uvedení do provozu urychlovače LHC (Velký hadronový kolider) ve Středisku evropského jaderného výzkumu CERN v blízkosti Ženevy, na kterém bude možné dosáhnout energie až 7 TeV v jednom svazku. Ještě po několik let se budou zpracovávat záznamy vědeckých dat pořízených tímto jedinečným přístrojem. (avi/xvid, 8 MB Rob Snihur,
Maria Scileppi
2011
Předepnutý křemík (mp4/h264, 1 MB) Předepnutý křemík. Jedním z technologických triků jak zvýšit maximální spínací frekvenci tranzistorů je využití předepnutého křemíku, tj. křemíku s uměle zvětšenou mřížkovou konstantou. Nosiče náboje v předepnutém křemíku dosahují vyšší pohyblivosti, a proto tranzistory mohou pracovat rychleji. Zvětšení mřížkové konstanty se dosahuje epitaxním růstem několika atomárních vrstev křemíku na povrchu substrátu vyrobeného ze sloučeniny křemíku a germania (Si-Ge). Mřížková konstanta této epitaxní vrstvy (Si) se přizpůsobí mřížkové konstantě substrátu (Si-Ge), která je větší než u křemíku samotného. S tímto nápadem přišla společnost IBM v roce 2001. Na klipu je vidět průchod proudu klasickým křemíkovým tranzistorem a tranzistorem využívající předepnutý křemík, se kterým je možné dosáhnout až o 35 % vyšší spínací frekvenci. (mp4/h264, 1 MB) IBM
Dvojlopm (avi/xvid, 1 MB) Dvojlom. Některé krystaly se při šíření světla chovají anizotropně, tj. v různých směrech se světlo šíří různým způsobem. Je to způsobeno tím, že v krystalu existují tři optické osy, ve kterých má krystal různé indexy lomu, zpravidla jsou dva z nich shodné a jeden se liší. Nejznámějším případem je kalcit (islandský vápenec), který má indexy lomu 1,658 a 1,486.  Paprsek se v krystalu rozdělí na dva lineárně polarizované paprsky s navzájem kolmými rovinami polarizace. Krystalem se tedy šíří dvě vlny, tzv. řádná a mimořádná. Obraz objektu, který leží pod krystalem je proto zdvojený. V klipu jde o malou červenou tečku. Pokud máme k dispozici polarizační filtr, uvidíme při jeho otáčení v určité poloze jen jeden z obou obrazů a v poloze kolmé druhý z nich. (avi/xvid, 1 MB) Jeff Regester,
Youtube,
2011
Grafen (avi/xvid/mp3, 8 MB) Grafen.  Grafen je průhlednou formou uhlíku, která byla objevena v roce 2004 Andrejem GeimemKonstantinem Novoselovem z Manchesterské univerzity. Za tento objev získali oba vědci Nobelovu cenu za fyziku pro rok 2010. Grafen je tvořen jednovrstvou krystalickou mříží z šestiúhelníků, v jejichž vrcholech jsou atomy uhlíku. Jde o nejpevnější známý materiál s vysokou elektrickou vodivostí a zatím nejvyšší známou tepelnou vodivostí. V klipu si prohlédněte některé předpokládané aplikace tohoto unikátního materiálu. Odborníci se domnívají, že grafen změní náš svět podobným způsobem, jako to kdysi učinil objev umělých hmot (plastů). (avi/xvid/mp3, 8 MB) YouTube,
2010
Tacoma (avi, 8 MB) Pád mostu Tacoma Narrows Bridge. Dne 7. listopadu 1940 v 11 hodin spadl most v údolí Tacoma Narrows (Pierce County, Washington, United States). Pád způsobily torzní kmity mostu vyvolané rezonancí mostu s nárazy větru v údolí. Most spadl několik měsíců po otevření. Nový most, již správně propočítaný, byl postaven v roce 1951. Celá událost vedla k současnému testování modelů mostů v aerodynamických tunelech. (avi, 8 MB) 17. 11. 1940
Volgograd (avi, 3 MB) Kmity mostu ve Volgogradě. Prudký poryv větru způsobil rozkmitání půl roku starého mostu ve Volgogradě na jihu Ruska. Most přes řeku Volhu byl uveden do provozu v říjnu 2009, je dlouhý 1 260 metrů, široký 32 metrů. Nový říční přejezd se začal otřásat a pod poryvy větru se zde vybudila příčná vlna na vozovce i konstrukci mostu. Řidiči, kteří byli v kritické době na mostě, si mysleli, že započalo zemětřesení, jejich automobily byly doslova vymrštěny do vzduchu. Část vozidel se dostala do protisměru a působila chaos. Konstruktéři svádí událost na zemětřesení, geologové to považují za zcela nepravděpodobné. Ruský prezident Dmitrij Medvěděv nařídil vyšetření události. Zákmity údajně nezpůsobily popraskání asfaltu, nicméně lze očekávat poškození nosné konstrukce mostu. (avi, 3 MB) 21. 5. 2010
Russia Today
Borexino Borexino. Borexino je neutrinový detektor postavený v italské Národní laboratoři Gran Sasso. Detektor je postaven v hloubce 1,5 km pod horou Gran Sasso, v sousedství tunelu mezi městy L'Aquilla a Teramo. Detektor je především určen k výzkumu slunečních neutrin, je ale schopen zaznamenávat i neutrina vzniklá při radioaktivním rozpadu uvnitř Země. Detektor vypadá jako cibule s mnoha slupkami. Ve vodním tanku o průměru 18 metrů je umístěna ocelová slupka a v jejím nitru dvě nylonové sféry. V té vnitřní je scintilační kapalina, která při zachycení neutrina vydá dva charakteristické záblesky. Vnější obaly slouží jako stínění. Unikátní klip vznikl složením 149 záběrů pořízených při stavbě detektoru. V úvodní sekvenci vidíte vnitřek ocelové slupky (průměr 13,7 m) pokrytý mnoha fotonásobiči. Následují záběry z nafukování dvojice nylonových sfér v roce 2004. Vnitřní sféra má průměr 8,5 metru, vnější 11,5 metru. Detektor zachytil první neutrina v roce 2007. (avi/divx, 8 MB) LNGS, 2007
Povrchový plazmon (avi/xvid, 9 MB) Povrchový plazmon. Výsledek numerické simulace pořízené řešením Maxwellových-Blochových rovnic. V horní části animace se nachází tenká vrstva stříbra s periodickou strukturou. V této vrstvě je generován povrchový plazmon (kvazičástice podélných oscilací elektronového plynu v pevných látkách) s dobou trvání 100 fs. Plazmon prochází prostředím s neutrálními atomy, které mají tři energetické hladiny. V animaci je patrná dynamika různých populací atomů. Červená barva označuje excitované atomy, tmavě modrá atomy v základním stavu. Po uplynutí 100 fs vymizí pole plazmonu, ale ve vrstvě atomů je generováno sekundární elektromagnetické pole, které se postupně rozpadá (dekoherence a zmenšování amplitudy). (avi/xvid, 9 MB) YouTube 2009
Růst nanotrubice (avi/divx, 10 MB) Růst nanotrubice. Unikátní záběry růstu nanotrubice byly pořízeny elektronovým mikroskopem na Univerzitě v Cambridgi. Záběry pořídil tým Dr. Stephana Hofmana za pomoci transmisní elektronové mikroskopie (TEM), při které je obraz vytvářen prošlými elektrony. Jako zdroj uhlíku sloužil plynný acetylén. Šlo o katalytickou reakci CVD (Chemical Vapour Deposition), katalyzátorem byl nikl. Nanotrubice dnes slouží jako základní jednotky různých elektronických zařízení. Využívají se i při výrobě vysoce odolných materiálů. (avi/divx, 10 MB) University
of Cambridge
Burlaci (avi/xvid 3 MB) Pohyb kinezinu po mikrotubulu. Protofilamenum – vlákno buněčné organely mikrotubulu – je polymer tvořený periodicky se opakujícími bílkovinami α-tubulinen (bíle) a β-tubulinen (zeleně). Po této struktuře se kráčivým pohybem přesouvá v jednom směru molekula kinezinu, která za sebou může vléci náklad – další buněčné struktury, připojené k ocasu kinezinu na konci stopky (stopka naznačena šedě). Připojení a uvolnění hlaviček kinezinu (modře) v místě β-tubulinu se uskutečňuje díky rozkladu molekuly adenosintrifosfátu (ATP) na adenosidifosfát (ADT). V druhé části je naznačený samotný pohyb. Povšimněte si, že pohyb není zcela symetrický: Hlavičky kinezinu totiž nejsou na rozdíl od končetin zrcadlově symetrické a začátek stopky, který se při pohybu částečně rozvíjí, je tvořený pravotočivou šroubovicí. Tato asymetrie napomáhá jednosměrnému pohybu. Pohyb podložky – mikrotubulu – zprostředkovaný kinezinem znázorněný v druhé části se realizuje v případě, kdy jsou na sebe ocasy protisměrně zapojeny dva kineziny připojené hlavičkami na opačně orientovaných mikrotubulech. Zajišťují tak namísto přemisťování nákladů vzájemný klouzavý pohyb mikrotubulů. Zdroj: . (avi/xvid, 4 MB) YouTube 2007
DNA (AVI/xvid+mp3, 19 MB) Svinutí DNA do chromozómů během dělení buňky.  Při pohledu na vlákno dvoušroubovice DNA jsou dobře patrné hluboké a mělké žlábky. Modře jsou znázorněny molekuly speciálních bílkovin, histonů, na které se DNA navinuje. Společně vytvářejí strukturu zvanou nukleozómy, které dalším překrucováním DNA vytvářejí chromatim. Svinování DNA do chromozómu lze přirovnat ke kroucení dlouhého gumového vlákna. Nejprve na vláknu vytvářejí smyčky, posléze vzniká tlustější vlákno tvořené smyčkami uloženými těsně vedle sebe, dalším kroucením se vytvářejí smyčky na vláknu ze smyček, které posléze vytvoří další, tlustější vlákno, tvořené těsně uloženými smyčkami vlákna tvořeného těsně uloženými smyčkami a proces se může opakovat na další, vyšší úrovni. Kroucení DNA zajišťují speciální enzymy – gyrázy, které ve vybraných místech rozpojí oba řetězce DNA, otočí je a posléze zase spojí. Tím se v  DNA vytváří torzní napětí, které napomáhá sbalení vlákna původně tlustého dva nanometry do struktury viditelné v optickém mikroskopu, jak je ukázáno při přesunu chromozómů do obou dceřiných buněk. V druhé části je předvedeno vytváření kopií DNA uvnitř buňky. Jelikož vlákno DNA může být vytvářeno pouze ve směru od 5‘ konce k 3‘ konci, dotváří se na jednom vlákně druhý řetězec průběžně, zatímco na druhém se musí tvořit po částech ve směru proti pohybu rozpojovaného vlákna.  (Avi/xvid+mp3, 19 MB) Drew Berry,
Walter and
Elisa
Hall Institute
of Medical
research,
2009.
Gluonové pole (gif, 3 MB)
Mezon (gif, 3 MB)
Baryon (gif, 2 MB)
 
Kvantová chromodynamika na mříži. Kvantová chromodynamika (QCD) je současnou teorií silné interakce. Standardní metody výpočtu, jako je například poruchová teorie, u QCD selhávají. Jednou z alternativ je diskretizace prostoru a výpočty na mříži, v jejíž vrcholech jsou lokalizovány kvarky a gluonová pole. V první animaci vidíte typickou časoprostorovou strukturu gluonového pole. Výpočetní oblast má rozměry 2,4×2,4×3,6 fm. Znázorněna je hustota energie gluonového pole. Tuto animaci promítal F. Wilczek při převzetí Nobelovy ceny za teorii silné interakce v roce 2004. V druhé animaci je znázorněna vazba kvarku a antikvarku v mezonu, tzv. gluonová nit. Vzdálenost kvarků se mění od 0,125 fm do 2,25 fm (1,3-násobek průměru protonu). Povšimněte si, že průměr gluonové niti se nemění. Prohnutá plocha představuje hustotu energie v rovině procházející středy páru kvark-antikvark. Vektorové pole zobrazuje gradient hustoty energie. V poslední animaci je stejným způsobem znázorněna vazba tří kvarků v baryonu. (gif, 3 MB) (gif, 3 MB) (gif, 2 MB) Derek
Leinweber,
University
of Adelaide
Pottsův model (avi/divx, 1 MB) Pottsův model. Pottsův model patří k mřížovým modelům feromagnetik. Spiny jsou lokalizovány ve vrcholech pravidelné mříže, mohou mít Q stavů s různými směry. K celkové energii systému přispějí hodnotou –J jen nejbližší spiny se souhlasnou orientací. Ostatní konfigurace spinů nepřispějí. Při nízkých teplotách se snaží systém zaujmout co možná nejnižší energii a sousední spiny se snaží být orientovány paralelně. Tím vzniká typická struktura domén se shodně orientovanými spiny. Shodný model se využívá i k simulaci růstu krystalů, namísto spinů máme vhodně orientované krystaly. Animace je výsledkem numerické simulace, která začíná při vysoké teplotě a materiál má chaotické orientace jednotlivých spinů. Se snížením teploty se objeví drobné domény stejně orientovaných spinů (jsou označeny stejnou barvou). Při dalším ochlazování dochází k nárůstu velikosti domén. V simulaci šlo konkrétně o růst zrn v měděném nanodrátu popsaném Pottsovým modelem. Zdroj: (avi/divx, 1 MB) Matthias
Schmidt,
Universität
Erlangen-
Nürnberg
Dr Quantum Doktor Quantum a dvojšterbinový experiment. V klipu vysvětluje doktor Quantum význam dvojštěrbinového experimentu v kvantové teorii. Nejprve vidíte prolétat velké kuličky, na stínítku se za dvojštěrbinou objeví dvě maxima. Poté je vysvětlen dvojštěrbinový experiment na vodní hladině, kdy za dvojštěrbinou vznikne na stínítku charakteristický interferenční obrazec. Třetí experiment proběhne s elektrony, které vykazují stejný interferenční obrazec jako vlny na vodní hladině. Interferenční obrazec je patrný, i pokud je v prostoru zařízení jen jeden jediný elektron. Pokusíme-li se zjistit, kterou štěrbinou elektron prošel, interferenční obrazec zmizí. Elektrony se tedy chovají jako vlny, pokud nesledujeme jejich polohu a jako částice, pokud jejich polohu zjišťujeme měřícím přístrojem. (avi/xvid+mp3, 32 MB) YouTube,
2009
Dr Quantum Doktor Quantum a propletené stavy. V klipu vysvětluje doktor Quantum význam propletení kvantových stavů. Problematika je ukázána na dvou elektronech, které se od sebe vzdálí a přesto každý z nich nese informace i o druhém, vzdáleném objektu. U kvantových objektů může být delokalizována nejen poloha, ale i informace. Zdroj YouTube. (avi/mp42, 7 MB) YouTube,
2009
Dr Quantum – Plochozemě (avi, 33 MB) Doktor Quantum a Plochozemě. Dr Quantum ukazuje na příkladu bytostí žijících jen ve dvou dimenzích (na Plochozemi) pojem extradimenzí. On sám žije v třírozměrném světě a jeho třetí dimenze je pro bytosti bydlící na Plochozemi neznámá. Extradimenze jsou přirozenou součástí teorií pokoušejících se spojit kvantovou teorii s obecnou relativitou. Některé z těchto dimenzí jsou svinuté (kompaktifikované) a jiné jsou makroskopické, kolmé na ostatní. Takové dimenze bytosti ve svém světě nevnímají, jak tomu je v dnešním klipu týdne. Zdroj: YouTube. (avi/xvid, 33 MB) YouTube,
2009
Plovouví jaderná elektrárna (avi/divx, 20 MB) Plovoucí jaderná elektrárna: V roce 2007 se Rusko rozhodlo stavět plovoucí jaderné elektrárny. V roce 2009 dostal projekt zelenou a v blízké budoucnosti budou přímořské a těžko dostupné oblasti v Rusku zásobovány elektrickou energií, teplem a pitnou vodou z plovoucích jaderných elektráren. Jedno plavidlo je schopné zásobit město s 200 000 obyvateli. Elektrárny budou osazeny rektorem KLT-40S s životností 12 roků. Vzhledem k tomu, že životnost plavidla je 38 let, projde reaktor každých 12 roků generální opravou. Palivové články budou měněny každé tři roky. První elektrárna vyroste do roku 2012 v blízkosti městečka Saint Petersburg, další na Čukotce a na Kamčatce. Plovoucí elektrárny se plánují i pro Jakutsko a poloostrovy Kola, Jamal a Tajmýr. (avi/divx, 20 MB) Wall Street
Journal,
2009
UNILAC (mpeg, 1 MB)
Uran (gif, 1 MB)
GSI. GSI je zkratka z německého Gesellschaft für SchwerIonenforschung (Sdružení pro výzkum iontů). Jde o německou laboratoř v blízkosti Darmstadtu, která byla založena v roce 1969. Laboratoř má 1050 zaměstnanců. Ve vybavení je lineární urychlovač UNILAC, iontový synchrotron SIS a experimentální prstenec ESR. V současnosti se buduje výkonný laser PHELIX a urychlovač FAIR. Na prvním klipu vidíte lineární částicový urychlovač UNILAC. Působí jako první urychlovací stupeň pro synchrotron SIS18 resp. SIS100/300. Ionty se generují silnoproudým výbojem v plynu a dále jsou separovány elektrickým polem a injektovány do urychlovače UNILAC. V první části UNILACu se ionty urychlí na 5 % rychlosti světla a poté projdou skrze nadzvukový proud plynu kde, jsou vícenásobně ionizovány (například jádru uranu po tomto procesu chybí 28 elektronů). V tomto místě se vyberou pouze atomy v určitém stavu pro urychlení v dalších stupních UNILACu. Výslednou energii iontů je možné nastavit v rozmezí od 2 do 18 MeV na nukleon. Video ukazuje iontové zdroje a první část UNILACu. Na druhém klipu je zachycena interakce svazku 2×109 uranových jader o energii 350 MeV/nukleon s olověnou fólií. V důsledku enormních ionizačních ztrát uranových jader se olověná fólie velmi rychle zahřeje a následně exploduje. (mpeg, 1 MB) (gif, 1 MB) GSI, 2006
ANTARES 1 (wmv, 11 MB)
ANTARES 2 (avi/divx, 24 MB)
ANTARES. ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch) je podmořský detektor neutrin umístěný ve Středozemním moři, 25 kilometrů od francouzského města Touloun. Téměř 1 000 fotonásobičů je navěšeno na 12 strunách, které jsou zakotveny k mořskému dnu v hloubce 2 500 metrů. Celková plocha detektoru je 0,1 km2. struny končí 400 metrů nade dnem bójkou. Data jsou vedena po mořském dně kabelem na břeh. Stejně tak je zajištěn přísun energie. Detektor je zejména citlivý na mionová neutrina s vysokou energií. Při interakci těchto neutrin s vodou vznikají nabité miony, které za sebou táhnou kužel Čerenkovova záření. Právě toto záření je detekováno fotonásobiči. Na prvním klipu je patrný princip detektoru (fotonásobiče jsou ukryty v trojicích skleněných koulí). Na druhém klipu je patrné ponořování jedné ze strun z lodi a následné připojení ke kabeláži na dně moře s pomocí robotů. Záběry robotických paží pracujících 2,5 kilometru pod hladinou moře stojí určitě za shlédnutí. (wmv, 11 MB) (avi/divx, 24 MB) ANTARES,
2008
Memristor (avi/divx, 8 MB) Memristor. V roce 2008 byl v laboratořích Hewlett Packard nalezen dlouho očekávaný čtvrtý pasivní prvek elektrických obvodů – memristor. Jde o součástku s dvěma vývody, která má proměnný odpor a „pamatuje“ si poslední hodnotu odporu. Je tvořena dvěma oblastmi polovodiče, dotovanou s nízkým odporem a nedotovanou s vysokým odporem. Hranice mezi oběma oblastmi závisí na protékaném proudu (jím se přesouvají náboje). Na poloze této hranice závisí výsledný odpor součástky. Součástka jeví hysterezi na voltampérové charakteristice. Předpokládá se, že ji bude možné využít ve výpočetní technice jako nový typ analogové paměti. Vzhledem k tomu, že obdobnou charakteristiku má synapse neuronů, bylo by možné na základě memristorů simulovat paměťové procesy v lidském mozku. Memristor by tak mohl představovat velký posun ve výzkumu umělé inteligence. Prototyp připravený v laboratořích Hewlett Packard byl tvořen 17 nanoproužky (každý proužek je složen z dotované a nedotované nanovrstvy). Nanoproužky byly pospojovány platinovým drátkem. (avi/divx, 8 MB) Hewlett
Packard
2008
Ferokapalina (avi/divx, 7 MB) Ferokapalina. V klipu vidíte různé experimenty s koloidálním vodním roztokem nanočástic magnetitu Fe3O4. Vzniklá feromagnetická kapalina reaguje velmi rychle na pohyby magnetu. Při silných magnetických polích vytváří ježaté útvary. V budoucnu se počítá s využitím ferokapalin v různých technologiích, například k výrobě astronomických zrcadel, která budou magnetickými poli snadno deformovatelná do libovolného tvaru. Vysokofrekvenční deformace mohou kompenzovat vliv turbulencí v zemské atmosféře a realizovat systém adaptivní optiky přímo na primárním zrcadle. Nafilmované experimenty pocházejí z University ve Wisconsinu. (avi/divx, 7 MB) Materials
Research
Science,
University
of Wisconsin
Bosenova (gif, 700 kB) Bosenova. Atomární Boseho-Einsteinův kondenzát je tvořen mnoha ochlazenými atomy (bosony) v základním stavu, které mají společnou vlnovou funkci a chovají se koherentně jako makroskopický celek. Magnetickým polem lze navodit přitažlivou interakci, která způsobí kolaps tohoto shluku atomů. Následuje prudká exploze obálky plynu, v centru zůstane malý chladný zbytek. Celý proces připomíná miniaturní supernovu (kolaps, exploze, chladný zbytek), a proto byl nazván bosenova. Experimenty tohoto druhu se provádějí v komplexu laboratoří JILA v USA od roku 2001, oba dva hlavní protagonisté týmu (Eric CornellCarl Wieman) jsou nositeli Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2001 za přípravu atomárního Bose-Einsteinova kondenzátu v roce 1995. V roce 2008 se podařilo vytvořit i nesférické bosenovy způsobené dipól-dipólovou interakcí. Animace je poskládána ze snímků z více experimentů, na počátku bylo cca 10 000 atomů. (gif, 1 MB) JILA, 2001
Solární koncentrátory – pražič kávy (avi, 6 MB) Solární koncetrátory – pražič kávy. Solární koncentrátory jsou zařízení sloužící k soustředění dopadajícího slunečního záření z relativně velké plochy do relativně malého objemu, obvykle pomocí odrazu. V dosud realizovaných zařízeních byly nejčastěji používanými odraznými plochami části parabolického válce pro liniové soustředění, pro bodové soustředění lze využít rotačního paraboloidu, ale i velkého množství malých rovinných zrcadel. Liniové soustředění se využívá v solárních žlabech, bodové v solárních talířích či solárních věžích. V animaci uvidíte jeden neobvyklý koncentrátor určený k pražení kávy. Jeho výkon je 6,5 kW a využívá 175 zrcadel upevněných na parabolické ploše. (avi, 6 MB) David Hartkop
Solar Roast
Cofee LLC
Difrakce Diamond (wmv, 15 MB) Rentgenová difrakce na synchrotronu Diamond. Synchrotron Diamond je umístěn v Anglii. Elektrony nejprve procházejí třicetimetrovým lineárním urychlovačem, poté jsou urychleny v boosteru o obvodu 158 metrů a nakonec přivedeny do úložního prstence o obvodu 562 metrů. Zde elektrony procházejí speciální konfigurací střídajících se magnetických polí (undulátorem), které je vychyluje sem a tam a způsobí jejich vlnovitou trajektorii. Při tomto pohybu elektrony intenzivně září v rentgenovém oboru a vzniklý svazek se využívá k experimentům. V animaci vidíte urychlení chomáče elektronů, vznik rentgenového svazku, jeho vedení rentgenovou optikou a následnou difrakci na zkoumaném objektu. (wmv, 15 MB) Diamond
facility,
2007
LCLS (wmv, 55 MB) Laser na volných elektronech LCLS. Na konci roku 2009 byl spuštěn ve Spojených státech nový laser na volných elektronech LCLS (Linac Coherent Light Source). Jako zdroj elektronů slouží dosavadní lineární urychlovač ve Stanfordu (USA), který má délku 3,2 kilometru. V animaci si můžete podrobně prohlédnout princip urychlování shluků elektronů na energii 12 GeV. Ty jsou pak vedeny do undulátoru, kde je řada magnetů vychyluje střídavě na jednu a na druhou stranu. Shluky elektronů se pohybují po vlnkovité dráze. Nabité částice, které mění svou rychlost (postačí směr), nutně září. Pro pochopení si představme, že se elektrony v shluku pohybují po sinusoidě podél undulátoru. Pokud se na ně díváme z konce této osy, nevidíme, že se pohybují směrem k nám, ale vidíme kmitat shluk nabitých částic. Nejen, že už nás nepřekvapí, že vyzařuje, ale je i jasné, proč musí být elektronový svazek rozdělený do shluků, separovaných podle rozložení indukce mezi magnety undulátoru: jednotlivé oscilátory – kmitající shluky elektronů – musí elektromagnetické pole ve směru podél osy zesilovat, nikoli zeslabovat. Díky velkému množství oscilátorů se pole v příčném směru v důsledku interference naopak zeslabuje. Shluky tak generují koherentní rentgenový paprsek. Za undulátorem jsou silným magnetickým polem elektrony odkloněny a vzniklý rentgenový laserový paprsek pokračuje do haly s experimenty. (wmv, 55 MB) HiPER,
2008
HiPER (Wmv, 64 MB) Evropský laser HiPER. Jde o projekt obří soustavy laserů o velikosti fotbalového stadionu, které stlačí pelet deuteria a uskuteční termojadernou fúzi. Název je zkratkou z anglického High Power laser Energy Research. V tomto nadnárodním projektu se angažuje 25 vědeckých ústavů z 11 zemí, mimo jiné z Velké Británie, Česká republiky a Francie. Přípravná fáze před vlastní stavbou by měla probíhat do roku 2011. Předchůdci Hiperu jsou obří lasery PETAL ve Francii a v tuto chvíli dokončované superlasery NIF v Kalifornii a Laser Magajoule ve francouzském Bordeaux. Ve třináctiminutovém klipu se seznámíte s těmito obřími zařízeními a špičkovou vědou, která bude provozována s jejich pomocí. (wmv, 64 MB) HiPER,
2008
XFEL undulátor Evropský rentgenový laser XFEL – undulátor. Nový laser, jehož stavba započne v roce 2008, se bude nacházet v blízkosti německého Hamburku a bude mít délku 3,4 km. Půjde o laser na volných elektronech. Elektrony jsou nejprve urychleny v lineárním urychlovači pomocí soustavy rezonančních dutin. Poté shluky elektronů s vysokou energií přicházejí do undulátoru. Jde o speciální magnetickou strukturu, ve které se periodicky střídá orientace magnetického pole. Elektrony se pohybují po vlnovité dráze a přitom vyzařují synchrotronní záření v rentgenovém oboru. Každá rentgenová emise ovlivňuje elektrony před ní – stlačuje malý shluk elektronů tak, že jejich záření ještě zintenzívní. Emitované rentgenové paprsky vytvoří extrémně intenzívní laserový záblesk koherentního a monochromatického záření. Největší část klipu je věnována pohybu shluku elektronů v undulátoru. (mpg, 5 MB) DESY,
2007
XFEL (6 MB, mpg) Evropský rentgenový laser XFEL – urychlovač. V Evropském rentgenovém laseru na volných elektronech XFEL (X-Ray Free Electron Laser) bude 3,4 km dlouhý lineární urychlovač elektronů. Elektrony budou urychlovány elektromagnetickým polem v supravodivých niobových dutinách na rychlost blízkou rychlosti světla. Urychlovací dutiny budou dlouhé jeden metr a každá se bude skládat z devíti komor. Dutiny budou chlazeny kapalným héliem na teplotu –271 K, při které je niob supravodivý. Elektrony tak budou moci být urychleny s minimálními ztrátami. Se stavbou laseru se započne v roce 2008, uvedení do provozu se předpokládá v roce 2013. Urychlovací část bude obdobná jako u připravovaného Mezinárodního lineárního kolideru, jehož délka by měla být 30 kilometrů. (6 MB, mpg) DESY,
2007
Kolejnicové dělo (flv, 13 MB)
Kolejnicové dělo (wmv, 300 kB)
Kolejnicové elektromagnetické dělo. Americké námořnictvo vyvíjí nový druh zbraně, tzv. kolejnicové elektromagnetické dělo. Náboj je v něm urychlován pomocí Lorentzovy síly působící na vodič v silném magnetickém poli a může získat rychlost mnoha km/s. První video z 2. října 2006 (dlouhé 5:33 minut) ukazuje přípravu pokusu, samotný výstřel z asi 9MJ děla a jeho následky. Druhé, čtrnáctisekundové video z 31. ledna 2008 je připraveno z oficiálních záznamů při demonstraci výstřelu 10,64MJ děla. Střela opouští hlaveň rychlostí 2 520 m/s. Velký ohnivý oblak je plazma. Podle údajů výrobce by toto dělo mělo umožňovat předat náboji energii až 32 MJ. (ffvp6f/mp3, 13 MB) (wmv, 300 kB) US NAVY,
2008
Evoluce 1 (mpg, 7 MB)
Evoluce 2 (mpg, 6 MB)
Digitální organizmy. Biologové a počítačoví experti studují evoluci pomocí různě dlouhých počítačových kódů, které představují tzv. digitální organizmy. Program Avida byl vytvořen při spolupráci Michiganské státní univerzity a Kalifornského institutu technologie. Ukazuje se, že systém dobře simuluje náhodné mutace těchto digitálních organizmů. V animacích vidíte dva druhy digitálních organizmů „válčících“ o zdroje. Zeleně kódované digitální organizmy se množí dvakrát rychleji než modré. Na první simulaci dochází k 0,5 mutaci na generaci, na simulaci druhé k 1,5 mutacím na generaci. Sledujte rozdíl vývoje v obou případech. Okrajové podmínky jsou periodické. (mpg, 7 MB) (mpg, 6 MB) Astrobiology
Magazine
Gigantický výboj  (wmv, 5 MB)
Modré výtrysky a červené přízraky (wmv, 1 MB)
Gigantické výboje v horní atmosféře. Kromě běžných blesků mezi mraky nebo mezi mrakem a zemí jsou tu a tam pozorovány výboje směrem vzhůru (mezi horní vrstvou mraků a ionosférou). Zpravidla jsou velmi intenzivně zbarveny do červené barvy (přízraky, elfové) nebo do modré (modré výtrysky). Původ těchto výbojů není přesně znám a neví se ani, zda nějak souvisí s gama záblesky pozorovanými při bouřkové činnosti. Oba záznamy v první animaci byly pořízeny 20. 8. 2007 Richardem Smedleyem nad Oklahomou za pomoci širokoúhlé kamery umístěné na Stealthově observatoři. Jde o obří výboj zasahující až do výšky cca 80 kilometrů, tedy až do ionosféry. Každý záznam si můžete prohlédnout třikrát. Dvakrát ve skutečné rychlosti a potřetí zpomalený na čtvrtinovou rychlost. Druhý klip byl vytvořen na základě nahrávky kamery na Mezinárodní kosmické stanici. Zdroj:  (wmv, 5 MB) (wmv 1 MB) Richard
Smedley,
Steath
Observatory,
Oklahoma
2007;
ESA/ISS.
Ohnivá koule (avi, 4 MB) Ohnivá koule. E. Jerby a V. Dikhtyar z Tel Avivské univerzity v Izraeli vyrábějí malé ohnivé koule podobné kulovým bleskům v laboratoři při mikrovlnném vrtání. Zařízení soustřeďuje energii 600 wattové mikrovlnné trouby do objemu cca jednoho krychlového centimetru. Vědci injektují  mikrovlny skrze špičatý tyčový vlnovod do materiálu ze skla, křemíku, germania, hliníku nebo jiných keramických látek. Energie z mikrovlnné trouby v materiálu vytvoří žhavý, tekutý bod. Po odejmutí vrtacího hrotu od roztavené skvrny se v tomto místě vytvoří horká kapička, která se stane volně se vznášející ohnivou koulí měřící okolo 3 cm v průměru. Celý jev trvá řádově sekundy. (avi, 4 MB) Tel Aviv
University,
2005
Obloukový výboj (mpg, 2 MB) Obloukový výboj. Tento klip byl natočen v 500 kV rozvodně Eldorado v blízkosti města Boulder City v Nevadě. Ukazuje rozpojení třífázového vedení přepínačem na vzduchu. Video bylo natočeno při přepojování vedení vysokého napětí délky 150 km do lineární tlumivky. Jde o zařízení podobné obřímu transformátoru, kteté je vidět na konci klipu za nákladním vozem napravo. Jde o cívku kompenzující kapacitu dlouhého vedení vysokého napětí. Uvnitř je každá fáze vedení spojena pomocí cívky se zemí. Videoklip byl natočen při testu přepojování vysokého napětí. Při rozpojení vznikl klasický obloukový výboj i s doprovodnými zvukovými efekty. (mpg, 2 MB) Teslamania
2006
DBD výboj (mp4, 1 MB) Dielektrický bariérový výboj. DBD (Dielectric Barrier Discharge) vzniká mezi dvěma elektrodami napájenými střídavým napětím. Mezi se nachází plyn a vhodná dielektrická vrstva, která zabraňuje průchodu nabitých částic. Plazmo-chemickými reakcemi a hustotou nabitých častíc se DBD podobá korónovému výboji, rozměry elektrod ale mohou být velké až několik cm2, zatímco je jejich vzdálenost (podobně jako u korónového výboje) malá. Na rozdíl od malé aktivní oblasti korónového výboje je DBD vhodným zdrojem pro působení na větších plochách. Díky tomu je DBD využívaný častěji než korónový výboj. V klipu začíná DBD postupně hořet s frekvencí zvyšující se od 0 do 20 kHz. Z počátku jsou ve výboji patrné náznaky vlákének, ve kterých výboj hoří intenzivněji než v okolí. Se zvyšující se frekvencí se výboj homogenizuje. Parametry výboje: napětí pulzu 30 kV, energie pulzu 45 mJ, vzdálenost elektrod: 10 mm. (mp4, 1 MB). YouTube/
Gladiss85
Duha (avi, 7 MB) Duha. Odrazem a lomem světla na vodních kapkách může vzniknout duha. Světlo se rozkládá na jednotlivé barvy díky závislosti indexu lomu na vlnové délce. Jednonásobným průchodem světla vzniká duha pod úhlem 42° od spojnice Slunce – pozorovatel. Při intenzivnějším osvětlení může vzniknout dvojnásobným odrazem uvnitř kapek tzv. sekundární duha pod úhlem 51°. Pořadí barev sekundární duhy je opačné než u primární duhy. Na přiložené animaci vidíte primární i sekundární duhu, která se pohybuje díky dennímu pohybu Slunce. Nahrávka byla pořízena na Kačerově 28. 6. 2007. Počátek nahrávky začíná v 18:28 UTC, mezi jednotlivými snímky je interval 10 s. Nahrávka končí v 19:50 UTC a výsledná animace je 200-krát zrychlená. (avi, 7 MB), (mov, 10 MB) Martin Setvák,
timelapse
kamera
,
2007
Polarizace elektromagnetické vlny  (gif, 1 MB) Polarizace elektromagnetické vlny. V animacích si prohlédněte různé polarizace elektromagnetické vlny. Za rovinu polarizace se považuje rovina kmitů elektrického vektoru. Na animacích je znázorněn červeně. V první animaci je rovinná polarizace, elektrický vektor kmitá v rovině. V druhé animaci je eliptická polarizace. Kmitající elektrický vektor v daném místě prostoru opisuje elipsu, obdobně při kruhové polarizaci (třetí animace) kružnici. Na poslední animaci je stojatá elektromagnetická vlna, která vznikne složením vln při odrazech mezi dvěma zrcadly. (gif, 1 MB) (gif, 1 MB) (gif, 1 MB) (gif, 1 MB) Pennsylvania
State
University,
2007
Spintronický tranzistor (wmv, 2 MB) Spintronický tranzistor. Spin elektronu je kvantová vlastnost, která může nabývat dvou různých stavů. Často je označujeme orientací šipky nahoru nebo dolů.  Pokud se většina spinů seřadí ve shodném směru, vykazuje materiál magnetické vlastnosti. Navíc přítomnost magnetického pole ovlivňuje průchod obou možných stavů elektronů. V animaci vidíte jednoduchý tranzistor, ve kterém je průchod elektronů bariérou řízen orientací vnějšího magnetického pole. Při dané orientaci pole elektrony s jedním stavem procházejí a s opačným jsou rozptylovány. Změna orientace magnetického pole způsobí změnu procházejícího elektrického proud. (wmv, 2 MB) IBM, 2007
Voda (gif, 1,6 MB) Voda. V animaci si postupně na molekulární úrovni prohlédnete vodu vázanou ve formě ledu, poté ve formě chladné kapky a na závěr ve formě horké kapky, ze které se odpařují jednotlivé molekuly do okolí. (gif, 1,6 MB) Chamot Lab.
2007
Fuleren (avi, 5 MB) Tavení fulerenu. Klip znázorňuje chování atomů uhlíku v molekule fulerenu C60. Atomy oscilují okolo svých rovnovážných poloh, se zvyšující se teplotou roste také amplituda oscilací. Barva kuliček znázorňujících atomy odpovídá jejich vazebné energii. S rostoucí teplotou tato energie klesá. Při určité teplotě již přestává být pro atomy energeticky výhodné udržet kulový tvar molekuly, ale začnou se uspořádávat do řetězovitých útvarů. Pokud ještě více zvýšíme teplotu, řetězce se začnou zkracovat, až se nakonec atomy stanou volnými. Zdroj: (avi, 5 MB) Youtube,
2008
nanosoukolí (mpg, 2 MB) Ozubené soukolí v nanosvětě. Inženýři z NASA již přemýšlejí jak pomocí nanotechnologií vyrobit miniaturní stroje. Pomocí numerických výpočtů simulují, jak by mohly vypadat základní součástky. V animaci si můžete prohlédnout dvě uhlíkové nanotrubice, ke kterým jsou přidány zuby v podobě molekul dehydrobenzenu (někdy se tato molekula nazývá benzyn). Průměr nanotrubice je pouhých několik nanometrů. Soukolí je velmi pevné a funguje i za podmínek, kdy by jeho makroskopický protějšek selhal. Je možné například prokluzování zubů bez zničení kola. Jako pohon ozubeného kola by v budoucnu mohl sloužit laser. (mpg, 2 MB) Nasa Center for
Nanotechology,
2007
Tepelné záření (mpg, 6 MB) Tepelné záření. V animaci jsou modře znázorněny atomy a žlutě elektrony. Obě komponenty se pohybují tepelným pohybem. Při interakci elektronu s atomem dojde tu a tam k vyslání fotonu. V průběhu animace se zvyšuje teplota, chaotický pohyb se zvětšuje a stále častěji dochází k emisi fotonů. Emitované fotony mají různé vlnové délky. Nejčastěji zastoupená vlnová délka klesá s teplotou. Čím vyšší je teplota, tím kratší fotony jsou v průměru generovány (Wienův zákon). Celkový počet generovaných fotonů roste se čtvrtou mocninou teploty (Stefanův-Boltzmannův zákon). (mpg, 6 MB) Chandra/
Harvard,
2007
Noční svítící oblaka (wmv, 2 MB) Noční svítící oblaka. V mezosféře se mohou z ledových krystalků za určitých podmínek vytvářet oblaka, která jsou v noci vidět jako zajímavě nasvícené oblasti vysoko v atmosféře. Tato svítící oblaka nafilmoval Ed Lu z paluby Mezinárodní kosmické stanice 28. července 2003. Oblaka byla ve výšce přibližně 100 kilometrů nad zemí a táhla se od Sibiře až po západní Evropu. (wmv, 2 MB) NASA,
2003
AFM  (avi, 2 MB) Mikroskop atomárních sil (AFM, Atomic Force Microscope). Zařízení skenuje povrch materiálu pomocí hrotu zavěšeného na pružném výkyvném raménku. Hrot je přitahován elektrostatickými a van der Waalsovými silami. Výkyvy raménka nad povrchem jsou sledovány laserem. Mikroskop je tak citlivý, že může sledovat elektronové orbitaly molekul materiálu. AFM mikroskop byl vynalezen v roce 1986 G. Binnigem, C. Quatem a C. Gerberem. Na klipu vidíte umisťování vzorku do mikroskopu, jeho spuštění a výsledný obraz na počítači. (avi, 2 MB) Virginia Tech.
Delta  (mpeg, 3 MB) Delta – profesionální souprava pro plazmové řezání. Na videoklipu je ukázka soupravy Delta, která se používá k vrtání a řezání za pomoci proudu plazmatu. Pohyb hlavic je řízen počítačem, italská firma Delta standardně dodává zařízení s počítačem a 17" monitorem. Pracovní plocha má úctyhodných 2,5×2,2 m. Zařízení má dvě hlavice, jednu pro vrtání a druhou pro řezání. Příkon je 0,5 kW při vrtání a  4 kW při řezání. Navádění je zajištěno malým laserem na vlnové délce buď 630 nm nebo 680 nm (volitelné). Vzduchový kompresor vhání do zařízení 100 litrů za minutu. Ocel je možné řezat do hloubky 10 mm a hliník do hloubky 8 mm. (mpeg, 3 MB) Delta,
2006
Pierre Auger  (mpg, 16 MB) Vrtání laserem. Lasery mají v současnosti nejrůznější technologické aplikace. Na klipu vidíte využití výkonného pulzního laseru k vrtání chladících děr pro trysky leteckých motorů. K vrtání byl použit laser na pevných látkách o výkonu 500 W, který je schopen dodat povrchu upravovaného materiálu tok energie až 200 kW/mm2. Jeden laserový puls trvá několik nanosekund. Vrtat je možné až 6 mm široké otvory. (mpg, 16 MB) Lufthansa
Sprška v atmosféře  (gif, 3 MB) Sprška v atmosféře. Primární částice gama – foton o velmi krátké vlnové délce a energii 1 000 TeV (o dva řády více, než budou mít protony v urychlovači LHC) neznámého původu vstupuje do atmosféry Země. Ve výšce asi 14 km nad mořem začíná ztrácet svoji energii interakcí s atmosférou. Zde se uplatňuje zejména vytváření elektron-pozitronových párů a Comptonův rozptyl. Na animaci je dobře patrná sprška sekundárních částic, která může být detekována pozemními detektory. Animace byla vytvořena v simulačním programu CORSIKA. Barvami jsou znázorněny jednotlivé typy částic. (gif, 3 MB) J. Oehlschläger,
R. Engel,
Institut
für Kernphysik,
Karlsruhe.
Pierre Auger  (mpeg, 6 MB) Projekt Pierre Auger. Dosud největším projektem pro sledování kosmického záření je projekt Pierre Auger pojmenovaný podle objevitele spršek kosmického záření (1938). Observatoř bude obsahovat 24 fluorescenčních dalekohledů a 1 600 detekčních stanic pokrývajících území 3 000 km2. Jako vhodné místo byla zvolena Argentina, oblast Pampa Amarilla, což je polovyprahlá planina v blízkosti města Malaragüe. Do projektu je zapojena i Česká republika. V animaci vidíte spršku částic zachycenou sítí detektorů Auger, která vznikla rozpadem protonu s extrémní energií 1019 eV. Žlutě jsou znázorněny fotony, fialově elektrony a pozitrony a červeně miony. Ty jsou nejpronikavější a dopadají až na povrch Země. (mpeg, 6 MB) Sergio Sciutto,
program AIRES,
University
of Chicago,
2005.
Pierre Auger  (avi, 3 MB) Čerenkovův detektor projektu Auger. Projekt Auger se svýni 1 600 detektory rozmístěnými v Argentině je zatím největším projektem na sledování kosmického záření. K nejčastěji používaným detektorlům patří detektory Čerenkovova záření. Toto elektromagnetické záření vzniká za pohybující se nabitou částicí (většinou mionem), pokud je její rychlost v daném prostředí (v tomto případě vodě) nadsvětelná. Záření se zachytává fotonásobiči umístěnými na stěně nádoby. Každý detektor je samostatnou jednotkou s panelem slunečních baterií a anténou, která vyšle naměřené údaje do řídícího centra. (avi, 3 MB) University
of Chicago,
2005.
Oscilace neutrin  (wmv, 3 MB) Oscilace neutrin. Oscilace elektronového a mionového neutrina byly objeveny na detektoru Superkamiokande v roce 1998 a mají za následek nenulovou hmotnost neutrin. Elektronové, mionové a tauonové neutrino jsou jen mixáží vlastních stavů a proto dochází k periodické přeměně jednoho neutrina na druhé. Tyto oscilace si můžeme představit na základě mechanické analogie dvou spřažených kyvadel. V animaci nejprve kývá levé kyvadlo představující elektronové neutrino. Po chvíli se energie přeleje do pravého kyvadla, které představuje mionové neutrino. Kývající kyvadlo tak symbolizuje právě pozorovatelný stav neutrina. Zdroj: Tohoku University, Japonsko. (wmv, 3 MB) Tohoku
University,
Japonsko
Metamateriál  (avi, 7 MB) Válcová vlna v metamateriálu. V animaci vidíte počítačovou simulaci šíření válcové vlny na rozhraní dvou prostředí (rozhraní je zobrazeno bílou čarou). V levé části je prostředí s indexem lomu +1, ve kterém je generována válcová vlna. Ta se šíří přes rozhraní do druhého prostředí, které má v první části klipu index lomu +2 a dochází tedy k běžnému lomu na rozhraní. V druhé části klipu je napravo prostředí s indexem lomu −2. Válcová vlna se šíří do metamateriálu se záporným indexem lomu a přirozeným způsobem je fokusována. Toho se využívá u tzv. Veselagovy čočky. Metamateriály je zatím možné uměle připravit jen pro radiové frekvence. Zdroj: CERN. (avi, 7 MB) Faustus,
Mefisto3D
2004
Vlnový balík v metamateriálu (avi, 12 MB) Vlnový balík v metamateriálu. Vlnový balík šířící se vakuem je znázorněn červeně s modoru obálkou. Balík je připraven tak, že fázová rychlost (rychlost červených vln) je shodná s grupovou rychlostí, neboli rychlostí obálky (modře). Balík vstupuje do oblasti metamateriálu, kde je pro názornost elektromagnetická vlna zobrazena zeleně. Grupová rychlost se při šíření prostředím zmenšuje (obálka balíku se šíří pomaleji) a fázová rychlost míří opačným směrem a má vyšší hodnotu. Jakmile vlnový balík opustí metamateriál, je opět směr grupové i fázové rychlosti stejný. Z rozdílu šířky vlnového balíku před vstupem do metamateriálu a po jeho výstupu lze usoudit, že se jedná o metamateriál s disperzí. Čárkovaná křivka ukazuje, jak by šíření vlnového balíku vypadalo v nepřítomnosti metamateriálu. (avi, 12 MB) Ames
Laboratory
2006
ATRAP (avi, 7 MB) Výroba antivodíku v CERNU. Celý proces se děje v antivodíkové pasti ATRAP (Antihydrogen Trap). V animaci nejprve zleva přilétají antiprotony vytvořené v urychlovači a následně zpomalené. Antiprotony (oranžové) vlétají do Penningovy magnetické pasti. Zde několikát oscilují podél osy pasti než jsou zachyceny speciální kombinací magnetického a elektrického pole a vytvoří chomáč antiprotonů. Zprava potom ze zásobníku pozitronů vlétnou skrze rotující elektrodu do Penningovy pasti pozitrony (zelené) získané z rozpadu radioaktivního sodíku Na 22. Pozitrony interagují s chomáčem antiprotonů a v některých případech dojde k záchytu pozitronu antiprotonem a výsledkem je neutrální atom antivodíku (modře). Na ten nepůsobí magnetické a elektrické pole Penningovy pasti a proto neutrální antiatom její prostor opouští. (avi, 7 MB) CERN,
2005
CMS (avi, 17 MB) Stavba detektoru CMS. V této animaci naleznete základní fáze konstrukce detektoru CMS (Compact Muon Solenoid). Jde o jeden z pěti detektorů připravovaných pro největší urychlovač světa – Large Hadron Collider. Celý detektor má hmotnost 12 500 tun a délku 21 metrů. Jde v podstatě o obří magnet o indukci 4 T a řadu částicových detektorů (detektor stop, elektromagnetický kalorimetr, hadronový kalorimetr, mionové komory). (avi, 17 MB) CERN,
2000
Atlas (mpg, 57 MB)
Atlas (mpg, 62 MB)
Atlas (avi, 10 MB)
Detektor ATLAS. ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) je detektor pro urychlovač LHC budovaný v CERNu. ATLAS má hmotnost 7 000 tun a je umístěný 100 metrů pod zemí. Jde o multifunkční detektor, který by měl být schopen detekovat mimo jiné Higgsovy bosony. Délka zařízení je 44 metrů. Nabité částice jsou vychylovány v solenoidálním magnetickém poli o indukci 2 T a toroidálním magnetickém poli o indukci 4 T. V prvním klipu je podrobně znázorněna stavba detektoru a popsány jeho jednotlivé součásti. Druhý klip se soustředí na detekci různých druhů elementárních částic. V třetím klipu je patrný průchod jednotlivých typů částic různými detektory experimentu ATLAS. Neutrální částice (fotony, neutrony a neutrina) nezanechávají žádné stopy, viditelné jsou až případné nabité produkty rozpadu při záchytu detektorem. Větší podrobnosti o detektoru ATLAS naleznete v našem bulletinu AB 26/2006. (mpg, 57 MB) (mpg, 62 MB) (avi, 10 MB) CERN,
2006
SNO (avi, 36 MB) SNO (Sudbury Neutrino Observatory). Podzemní těžkovodní Čerenkovův detektor neutrin umístěný 2 km pod zemí ve starém dolu v Ontariu v USA. Nádoba o průměru 12 metrů obsahuje 1 000 tun D2O a je celá ponořená do další nádoby se 7 000 tunami H2O. Detektor je určen zejména pro detekci slunečních neutrin. Využívá se slabé interakce neutrin s neutronem, při které vzniká elektron nebo mion s rychlostí vyšší než je rychlost světla ve vodě. Za letícím elektronem nebo mionem se vytváří charakteristická kuželovitá rázová vlna elektromagnetického záření (tzv. Čerenkovovo záření), která je detekována 10 000 fotonásobiči na stěně nádoby. V klipu vidíte fascinující záběry ze stavby detektoru, který byl uveden do provozu v roce 1998. (avi, 36 MB) SNO
2005
AMANDA, 12 MB AMANDA. Detektor neutrin vrtaný v antarktickém ledu. První předběžné vrty pocházejí již z let 1991 a 1993. Problémy s bublinami v ledu byly překonány až v roce 1995, který lze považovat za počátek práce neutrinového detektoru. Do antarktického ledu jsou hloubeny horkovodním vrtákem vrty o průměru 50 cm do hloubky cca 2 km. Vrty zamrznou za dva dny. Ve vrtu zůstává zamrzlá struna s optickými moduly. Každý modul je spojen s povrchem nezávislým elektrickým kabelem a optickým vláknem, které vede k YAG laseru na povrchu. Optické vlákno slouží ke kalibraci optického modulu. Veškerá pomocná elektronika je na povrchu. Vrty jsou soustředěny v kruhové oblasti o průměru 120 m. Neutrino interagující s neutronem v ledu vytvoří relativistický elektron či mion, který za sebou zanechává v ledu charakteristický kužel Čerenkovova záření. Právě ten je detekován zamrzlými optickými moduly. Rozmístění modulů umožňuje prostorovou rekonstrukci kužele. Získané úhlové rozlišení pro neutrina z kosmického záření je pod 1°. Zařízení je schopné detekovat kromě běžných neutrin s energiemi několik MeV i vysoce energetická neutrina s energiemi vyššími než 1 000 GeV a otvírá nám tak zcela nové okno pro pozorování vesmíru. (avi, 12 MB) AMANDA
2005
Diamantová mříž, 3 MB Krystalová mříž diamantu. Diamant je jednou z forem uhlíku, krystalová mříž je kubická s atomy uhlíku ve vrcholech čtyřstěnu. Sousední vazby (tzv. σ vazby) svírají úhel 109°28′ a jejich délka je 0,154 nm. Za normálních podmínek je teplota tání 3 500 °C, hustota 3,51 g/cm3 a index lomu 2,417. Díky uspořádání krystalové mříže je diamant mimořádně tvrdý a lze ho využít pro obrábění jiných materiálů. V Mohsově stupnici tvrdosti má nejvyšší možnou hodnotu – 10. Je-li diamant dotován kyslíkovými ionty, stane se polovodičem typu n. (avi, 2, 7 MB) King's College
1998
Grafitová mříž, 8 MB Krystalová mříž grafitu. Grafit je forma uhlíku s atomy tvořícími, podobně jako led, šestiúhelníkovou krystalovou mříž. Atomy v jedné rovině jsou propojeny v pravidelné šestiúhelníky do tvaru připomínajícího včelí plástve. Tyto roviny jsou pak řazeny nad sebou tak, že tři uzlové body (atomy) sousedních vrstev krystalové mříže jsou právě nad geometrickými středy šestiúhelníků sousední vrstvy a tři jsou v zákrytu. Vzdálenost mezi vrstvami je 0,336 nm, strana šestiúhelníka 0,2464 nm, hustota grafitu je 2,26 g/cm3. (avi, 8 MB) King's College
1998
Magnetická lavina (avi, 1 MB) Magnetická lavina. Feromagnetika jsou známa tím, že je pro ně výhodné, aby dva sousední magnetické momenty (zpravidla spiny) zaujímaly shodnou polohu. Za nízkých teplot proto magnetické momenty vytvářejí tzv. Weissovy domény – oblasti shodně orientovaných momentů. Za vysokých teplot dominuje chaotické uspořádání. Při postupném zvyšování teploty dojde k fázovému přechodu mezi oběma fázemi při tzv. Curieově teplotě. Na animaci vidíte uspořádanou nízkoteplotní fázi, ve kterém se posouvá hranice mezi dvěma Weissovými doménami s opačně orientovanými magnetickými momenty. Vzniká tak efekt laviny, která způsobuje překlápění momentů a postupnou změnu orientace momentů v celém krystalu. (avi, 1 MB) CNNY, 2005
Laboratorní výboj Laboratorní výboj. Proud v plazmatu teče v kroutících se vláknech, při náhodném styku dvou vláken dochází k magnetické rekonekci (přepojení silokřivek) a prudkému lokálnímu ohřátí a zjasnění výboje. Patrná je tvorba relativně stabilních kulových ministruktur (miniblesků). Parametry výboje: 5 kV, maximální proud 35 kA, náboj 120 C, vzdálenost elektrod 42 cm. Vláknité struktury jsou typické pro elektromagnetickou interakci. Proud tekoucí vlákny vytváří magnetické pole, které udržuje tvar vlákna.(avi, 1 MB) Pavel Kubeš,
IPPLM Warsaw,
FEE CTU
Prague,
2003
Štěpný reaktor (avi, 6 MB) Štěpný reaktor. Jaderný reaktor vytváří podmínky pro jaderné štěpení, při kterém se velká jádra ostřelovaná neutrony rozpadají na menší části a uvolňuje se značné množství energie a neutronů. Ty jsou ale příliš rychlé na to, aby způsobily další štěpnou reakci a je třeba je zpomalit v látce, kterou nazýváme moderátor. V jádru reaktoru potom probíhá samovolná řetězová reakce. Zasouváním a vysouváním řídících tyčí se mění počet absorbovaných neutronů a tím i rychlost reakce a množství uvolněného tepla. Nejběžnějším typem reaktoru je vodní reaktor s dvěma okruhy. Primární okruh má chladící účinky a z reaktoru odvádí uvolněné teplo. Voda v tomto okruhu zůstává kapalná i při 300 °C, neboť je pod vysokým tlakem 150 atm. Teplo je ve výměníku předáváno sekundárnímu okruhu, kde vzniká pára pohánějící generátor. (avi, 6 MB) Ross Sheppard,
2006
QGP (avi, 18 MB) Kvark gluonové plazma. Neutrony a protony v atomových jádrech jsou složerné z kvarků. Pohromadě drží silnou interakcí zprostředkovanou gluony. V roce 2000 byly provedeny v CERNu experimenty, ve kterých se srazila dvě jádra olova. Dosažená teplota byla 1012 K (100 000 vyšší než v centru Slunce), což postačilo k "přetavení" neutronů a protonů na volné kvarky a gluony. Kvarky se totiž při srážce dostaly na vzdálenosti menší než 10−15 m. Při této vzdálenosti se začnou kvarky a gluony chovat jako volné (nevázané) částice. Tím vznikne zcela zvláštní stav hmoty nazývaný kvark-gluonové plazma. Obdobný stav hmoty byl ve vesmíru 10−5 s po jeho vzniku. (avi, 18 MB) CERN,
2000
QGP (avi, 3 MB) Kvark gluonové plazma. Celý klip má tři části. V první je zobrazeno kvark-gluonové plazma za vysokých teplot, které panovaly ve vesmíru v časech kratších jak mikrosekunda. Kvarky se setkávají s antikvarky (značeny barevně) za vzniku vysoce energetických fotonů (šedivě). Po srážce se tyto fotony mohou měnit opět na pár kvark-antikvark. Tak, jak se vesmír rozpíná, se pohyb částic zpomaluje. Druhá část animace je věnována detailům hadronizace látky. Od deseti mikrosekund dochází ke spojování kvarků a antikvarků do dvojic (mezony) a trojic (baryony). Souhrnně oba typy částic nazýváme hadrony. Nejznámějšími jsou částice jádra, neutron a proton. Třetí část animace zobrazuje delší časový úsek při procesu hadronizace látky. Opětovně je patrné zpomalování pohybu částic souvisící s poklesem teploty vesmíru. (avi, 3 MB) Video
„Galactic
Odyssey“,
1995,
NCSA, NHK.
Srážka iontů zlata (mpg, 2 MB) Srážka dvou iontů zlata. V animaci vidíte výsledek čelní srážky dvou jader zlata urychlených na energii 200 GeV. Animace byla vytvořena pomocí snímků nabitých částic při skutečném experimentu na detektoru STAR urychlovače RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) v Brookhavenské národní laboratoři na Long Islands. V animaci je patrné, že detektor má válcový tvar. Na urychlovači RHIC probíhá intenzivní výzkum kvark-gluonového plazmatu, které vzniká při podobných srážkách. (mpg, 2 MB) BNL/RHIC/
STAR,
2005
Lenseův-Thirringův jev (wmv, 20 MB) Lenseův-Thirringův jev. V obecné relativitě tělesa zakřivují časoprostor kolem sebe a v tomto pokřiveném světě se tělesa pohybují po nejrovnějších možných drahách – geodetikách. Rotující těleso časoprostor kolem sebe nejenom zakřivuje, ale i strhává, tomuto jevu říkáme Lenseův-Thirringův jev. Leonard Schiff a George Pugh nezávisle na sobě v roce 1959 navrhli, že by toto strhávání mělo být měřitelné pomocí stáčení osy rotujícího setrvačníku, který krouží spolu s družicí na polární dráze. Osa rotujícího setrvačníku by se měla stáčet v rovníkovém směru o nepatrný úhel (ve výšce 640 km jde o 0,042" za rok). Přes tento jev se překládá mnohem větší (6,6" za rok) stáčení osy setrvačníku ve směru poledníků způsobené pohybem po geodetice. Oba jevy se neúspěšně pokusila v letech 2004–2008 změřit americká sonda Gravity Probe B. Ukázalo se, že její citlivost nebyla dostatečná. (wmv, 20 MB) Stanford
University,
2004
Pád pírka (avi, 6,3 MB) Princip ekvivalence. Astronaut David Scott na Měsíci upustil geologické kladívko a husí brk. Na povrch Měsíce dopadly současně. Tímto jednoduchým experimentem ukázal, že tělesa se v gravitačním poli pohybují stejně, bez ohledu na jejich hmotnost. Je to dáno úměrností mezi setrvačnou a gravitační hmotností. Jde o jeden ze stěžejních fyzikálních principů, na kterém, je založena obecná teorie relativity. Experimenty s padajícími tělesy prováděl poprvé Galileo Galilei údajně na šikmé věži v Pise. Na Zemi by husí brk díky odporu vzduchu dopadl později. (avi, 6,3 MB) Projekt Apollo
Balónek (mpeg,1 MB) Kapalina ve stavu beztíže. Ukázka chování balónku naplněného vodou po propíchnutí ve stavu beztíže. Voda se vznáší volně v prostoru a udržuje svůj povrch kolmý na výslednice všech sil. Ve stavu beztíže má velký vliv povrchové napětí kapaliny. V závěru klipu je obsah balónku jednoduše sebrán do igelitového pytlíku. (mpeg, 1 MB) NASA,
2003.
Tomcat (mpg, 2 MB) Průlet letadla F 14 Tomcat zvukovou bariérou. Patrné je vytvoření kuželové rázové vlny viditelné díky kondenzaci vodních par na rázové vlně. Na snímku prolétá letadlo zvukovou bariérou dvakrát. Pohybuje-li se těleso podzvukovou rychlostí, může se zvuk z tělesa šířit do všech směrů. Pohybuje-li se těleso nadzvukovou rychlostí, může se zvuk šířit jen do kuželovité oblasti vytvořené za letícím tělesem. Povrch této kuželovité oblasti se nazývá zvuková bariéra. (mpg, 2 MB) U. S. Navy,
John Gay,
1999
Hurikán Katrina (avi, 7 MB) Hurikán Katrina. Dne 29. srpna 2005 zdevastoval hurikán Katrina, který dosáhl nejvyššího pátého stupně Saffirovy-Simpsonovy škály, americké město New Orleans ležící na pobřeží Mexického zálivu. Animace, kterou Vám dnes přinášíme, poodhaluje některé jeho taje. První část animace je složenina meteorologických snímků (z "Terra and Aqua" satelitů NASA) pořízených v období od 24. do 31. srpna 2005 přístrojem MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Na druhé části animace je vidět postup bouře a teplotu vody. Hurikán potřebuje ke svému vzniku a zesílení vodu alespoň 28 °C teplou. Veškerá vodní plocha žluté, oranžové nebo červené barvy tuto podmínku splňuje. Třetí část animace ukazuje, kolik srážek v kterých místech za období od 23. do 30. srpna z hurikánu Katrina napršelo. Žlutá barva znamená 40 mm srážek, červená 80 mm. Poslední část animace je řez strukturou bouře dne 28. srpna 2005. Data struktury deště jsou získána pomocí přístroje TMI (Tropical Microwave Imager) sondy TRMM. Modrá barva reprezentuje oblasti, kde napršelo alespoň 6 mm srážek, zelená nejméně 13 mm, žlutá 25 mm a červená přes 50 mm za hodinu. Zdroj NASA. (avi, 7 MB) NASA,
2005
Taktická bomba (mpg, 29 MB) Taktická atomová bomba. Záznam pokusné pozemské exploze taktické atomové bomby. Následky exploze jsou dobře patrné, zejména tlaková vlna ničící vše, co jí přijde do cesty. Obdobnou malou taktickou atomovou bombu zkoušel vyrobit i Hitler. Klip je podmalován sugestivní hudbou, pochází z filmu Trinity and beyond z roku 1995. (mpg, 29 MB) Trinity
and beyond
,
1995
Bomba Castle Bravo (asf, 5 MB) Bomba Catle Bravo. Záznam pokusné exploze největší vodíkové bomby USA v roce 1954, mohutnost byla 15 megatun TNT, název bomby CASTLE BRAVO. Šlo o první test Teller-Ulamovy konfigurace (postupná detonace provázaná s radiační implozí). Obdobnou konfiguraci vyvinul v SSSR A. Sacharov. Detonační zařízení vážilo 10 660 kg a mělo tvar válce délky 4,56 m a průměru 1,37 m. Exploze byla provedena na atolu Bikini. (asf, 5 MB) F1 Russian
project
Nagasaki Bomba svržená na Nagasaki. Záznam shození atomové bomby na Nagasaki dne 9. 8. 1945. Bezprostředně po explozi zahynulo 22 000 lidí, a v následujících čtyřech měsících dalších 17 000 lidí z celkového počtu obyvatel 174 000. Mohutnost exploze byla 20 kilotun TNT, název bomby FAT MAN. Bomba byla vyrobena z 8 kg plutonia Pu 239 vyrobeného v atomových reaktorech. Plutoniová bomba byla poprvé vyzkoušena při pokusné explozi v Alamogordu v Novém Mexiku dne 16. 7. 1945. (asf, 700 kB) F1 Russian
project
Hiroshima (asf, 1 MB) Bomba svržená na Hiroshimu. Záznam shození atomové bomby na Hirošimu dne 6. 8. 1945. Hirošima byla sedmým největším japonským městem 90 % města bylo při explozi zničeno. Bezprostředně po explozi zahynulo 45 000 lidí, v následujících 4 měsících dalších 20 000 lidí z celkového počtu 250 000 obyvatel. Bomba byla vyrobena z 60 kg vysoce obohaceného uranu U 235. Mohutnost bomby: 15 kilotun TNT, název bomby: LITTLE BOY. Bombu svrhl bombardér Boing B-29 pojmenovaný Enola Gay. (asf, 1 MB) F1 Russian
project
Aldebaran Homepage