Jako tažný paprsek ze sci-fi filmů. Brněnští vědci jako první využili rotaci fotonů k posouvání tělesa

Velkého úspěchu dosáhlo oddělení Mikrofotoniky z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd České republiky v Brně (ÚPT AV ČR), když přispělo k tématu, za které byla před měsícem udělena Nobelova cena za fyziku. Práci brněnských vědců o použití fotonů s vlastní rotací zveřejnil prestižní časopis Nature Communications.

Každý, kdo někdy hrál tenis nebo fotbal, ví, že rotující míč létá po zcela nečekaných dráhách. Tato rotace kolem vlastní osy se v přírodě i laboratoři projevuje neočekávaným způsobem: koryta řek se stáčí díky rotaci Země, v medicíně například pomáhá rotace jader atomů při magnetické rezonanci odhalit nádory v mozku.

Podobně se mohou chovat i částice světla – fotony. Už mnoho let víme, že světlo působí znatelnou silou na velmi malé předměty (o průměru od desítek nanometrů po desetiny milimetru) a může je uvěznit ve světelné pasti. Tento princip „optické pinzety“ představil a hlavně v biologii úspěšně využil fyzik profesor Arthur Ashkin, který v loňském roce v prosinci, ve svých šestadevadesáti letech, získal polovinu Nobelovy ceny za fyziku.

Pokročilými experimenty se mohou pochlubit i brněnští badatelé v čele s profesorem Pavlem Zemánkem z ÚPT AV ČR, kteří ve svém nejnovějším článku odpověděli na hluboké otázky o šíření světla a otevřeli nové experimentální cesty ke světlem poháněným mikromotorům či k novým citlivějším senzorům.

„Výzkumy ukázaly, že použití fotonů s vlastní rotací – takzvaně kruhově polarizovaného světla, vyústí v dramaticky odlišné chování částic zachycených v optické pinzetě,“ potvrdil nový poznatek profesor Pavel Zemánek.

Je to past!

Ve svém experimentu vědci ve vakuu vytvořili světelnou past. Vznikl v ní mnohem menší odpor prostředí a objekty se mohly pohybovat rychleji. „Od prvních experimentů Arthura Ashkina je známo, že když k zachycení částice používáme fotony bez vlastní rotace, bude částice v pasti držena silněji v okolí světelné pasti, pokud zvýšíme počet fotonů. My jsme však použili fotony s vlastní rotací a zjistili zcela opačné chování. Částice nezůstává ve světelné pasti, ale má tendenci obíhat kolem ní po orbitě, jejíž poloměr se zvětšuje s rostoucím počtem fotonů. Obtížně využitelná vlastní rotace fotonů se tak převádí na cyklický mechanický pohyb částice,“ přiblížil princip profesor Zemánek. 

O výzkumném týmu

Za úspěchem oddělení Mikrofotoniky z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR stojí osmičlenný tým pod vedením profesora Pavla Zemánka, který 6. února 2014 získal Cenu Wernera von Siemense v kategorii Nejvýznamnější výsledek základního výzkumu.

Svůj výzkum a experimentální potvrzení existence světelného tažného svazku zveřejnili brněnští vědci v prestižním časopise z vydavatelství Nature a zprávu poté otiskla také většina významných médií po celém světě. Brněnským vědcům se tak podařilo experimentálně demonstrovat princip, který byl léta používaný pouze v oblasti sci-fi.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Americká firma pokročila v rekonstrukci genomu vyhynulého blbouna nejapného

Americká biotechnologická společnost Colossal Biosciences oznámila pokrok ve snaze oživit dronta mauricijského, známého také jako blboun nejapný. Nelétavý pták vyhynul v 17. století v důsledku lidské činnosti. Firma nyní uvedla, že se jí podařilo zmapovat 95 procent jeho genomu. Pomocí nově vyvinuté platformy umělé inteligence (AI) zároveň identifikovala genetické změny, které by mohly být zodpovědné za charakteristické rysy tohoto ptáka. Cílem společnosti je vyhynulý druh znovu vytvořit a navrátit jej do jeho původního prostředí na ostrově Mauricius.
03:39Aktualizovánopřed 2 hhodinami

Světu ubývá pitná voda. Zásadní vliv má zemědělství, ukázala data z družic

Současné sucho, které je cítit v mnoha částech světa, nepřišlo z čistého nebe. Je důsledkem ubývání vody za poslední dvě desítky let. Ukazují to data z amerických družic, přičemž úbytek vody je intenzivní nejen viditelně na povrchu, ale také u podzemních přírodních rezervoárů.
před 17 hhodinami

Konspiracím věří méně lidí, než si myslíme, říká slovenská expertka

Velmi účinným způsobem, jak vyvracet nejrůznější konspirační teorie, je upozornit jejich šiřitele, jak málo lidí jim věří. Naznačuje to mezinárodní studie s významným slovenským podílem, jejíž autorka Vladimíra Čavojová poskytla rozhovor ČT24.
před 19 hhodinami

AI by mohla napadat i chytré spotřebiče, varuje Anthropic. Šířila by se jako hlenky

Společnost Anthropic, která patří k průkopníkům v oboru umělých inteligencí (AI), upozornila na možnost, že už během několika měsíců by mohly být tyto autonomní programy schopné napadat nejen webové stránky, ale také spotřebiče v běžných domácnostech.
před 23 hhodinami

Vozítko Perseverance překonalo rekord ve vzdálenosti ujeté na jiném světě

Americké vozítko Perseverance, které od února 2021 zkoumá Mars, se stalo vozidlem s nejdelší ujetou vzdáleností na jiném vesmírném tělese než na Zemi, když na povrchu rudé planety urazilo už 45,2 kilometru. Rover velikosti automobilu překonal dosavadní rekord svého předchůdce Opportunity, který po Marsu jezdil v letech 2004 až 2018. Oba rovery předčily i vzdálenosti všech vozítek, která kdy operovala na Měsíci. Informoval o tom Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA).
před 23 hhodinami

Mýtus o hysterii trvá. Lékaři u žen častěji než u mužů přisuzují autoimunitní nemoci psychice

Ženy, které trpí autoimunitními onemocněními, mají výrazně vyšší pravděpodobnost než muži, že nemoc lékaři špatně diagnostikují jako psychiatrické nebo psychosomatické onemocnění. Prokázala to studie na více než 6600 pacientech, kterou vedli experti z Univerzity v Cambridge. Ženy kromě špatné diagnózy také častěji dostávaly léčbu později.
včera v 06:30‌‌

Parapsychologové v Československu proutky hledali uran a rukama rakovinu

V komunistickém Československu v 80. let minulého století fungovaly dvě laboratoře na výzkum parapsychologie, které byly placené z veřejného rozpočtu. Jednu z nich vedl Zdeněk Rejdák, druhou František Kahuda. Každý z nich měl k dispozici desítky externích spolupracovníků, léčitelů, lékařů nebo důlních expertů. Ti například pomocí proutků zkoumali, jaké typy rud se nachází v konkrétním dole, nebo se v nemocnicích snažili pomocí rukou diagnostikovat vážné nemoci, jako byla třeba rakovina, kterou pak léčili pomocí přírodních preparátů. Popsal to ve svém výzkumu Pavel Horák z Etnologického ústavu Akademie věd.
13. 10. 2026‌‌

Lídři v oblasti AI čekají na „AIpokalypsu“. Obávají se hněvu veřejnosti

Ředitelé společností Anthropic, OpenAI a dalších firem zabývajících se umělou inteligencí (AI) v soukromí zvažují možné scénáře veřejné a politické vzpoury, k níž by mohlo dojít po katastrofické události spojené s AI – taková událost se někdy označuje jako AIpokalypsa. Očekávají rozsáhlou událost, pravděpodobně kybernetický útok znemožňující přístup k finančním službám, k připojení k internetu, nebo dokonce k dodávkám elektřiny a vody, napsal web Axios.
13. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.