1. Sekce matematiky, fyziky a informatiky
Seznam anotací:
-
Pád meteoritu Bunburra Rockhole v SZ Austrálii: Atmosférická dráha, fotometrie, dynamika, heliocentrická dráha a pádová oblast z fotografických a fotoelektrických záznamů (Astronomický ústav)
-
Spinové Hallovy součástky (Fyzikální ústav)
-
Souhlas silných a slabých řešení pro úplný systém popisující stlačitelné proudění s teplotou (Matematický ústav)
-
Krylovovské metody, principy a analýza (Ústav informatiky)
-
Studium ostatků Tychona Brahe jadernými analytickými metodami (Ústav jaderné fyziky)
1.1 Pád meteoritu Bunburra Rockhole v SZ Austrálii: Atmosférická dráha, fotometrie, dynamika, heliocentrická dráha a pádová oblast z fotografických a fotoelektrických záznamů
(Astronomický ústav)
Tato práce popisuje detailní analýzu prvního přístrojově pozorovaného pádu meteoritu v Austrálii, který byl zaznamenán fotograficky a fotoelektricky 2 stanicemi Pouštní bolidové sítě v JZ Austrálii 20. 7. 2007. Tento vzácný přírodní úkaz byl způsoben malým meteoroidem o hmotnosti 22 kg, který se srazil se Zemí rychlostí 13.4 km/s a začal svítit ve výšce 63 km. V maximu dosáhl jasnosti -9.6 magnitudy a pohasl po letu dlouhém 65 km a 5.7s ve výšce necelých 30 km nad zemí. Z analýzy fotografických snímků byl předpovězen pád malých meteoritů a jejich předpokládané místo dopadu. První expedice na hledání těchto meteoritů se uskutečnila v říjnu 2008 a první meteorit (150 g) byl nalezen hned první den hledání a to pouze 97 metrů jižně od předpokládaného místa dopadu. Podobně druhý meteorit (174 g) byl nalezen jen 39 metrů severně a navíc oba byly přesně v oblasti pro daný rozsah vypočtených hmotností. Během druhé expedice v únoru 2009 byl nalezen ještě třetí malý meteorit o váze 14.9 gramů, opět velmi blízko předpovězené polohy (~100 m). Tyto meteority byly pojmenovány Bunburra Rockhole (BR) podle nedalekého místa v krajině.
Tento výsledek je v mnoha ohledech unikátní. Jedná se teprve o pátý a dosud nejpřesněji předpovězený pád meteoritu v historii, první takový případ na jižní polokouli a navíc založený jen na datech z přístrojů Astronomického ústavu. Bez tohoto unikátního experimentu ve velmi odlehlé oblasti JZ Austrálie by zůstal tento pád zcela nepovšimnut. BR je navíc prvním podrobně dokumentovaným pádem meteoritu od malého tělesa a z velké koncové výšky pozorovaného bolidu. Všechny předchozí pozorované pády meteoritů byly způsobené řádově mnohem většími tělesy s podstatně větší hloubkou průniku. Velmi výjimečné jsou také meteority. Jsou klasifikovány jako achondrity a navíc se jedná o nový typ anomálního bazaltického meteoritu (Bland, Spurný a kol. 2009, publikováno v časopise Science). BR je také první a dosud jediný meteorit s velmi vzácnou heliocentrickou dráhou typu Aten (a < 1AU). Je to také první achondrit se známou dráhou přičemž se jedná o vůbec jednu z nejpřesněji určených drah od nalezeného meteoritu.
Spurný, P. - Bland, P. A. - Shrbený, L. - Borovička, J. - Ceplecha, Z. - Singelton, A. - Bevan, A. W. R. - Vaughan, D. - Toner, M. C. - McClafferty, T. P. - Toumi, R. - Dracén, G.: The Bunburra Rockhole meteorite fall in SW Australia: fireball trajectory, luminosity, dynamics, orbit, and impact position from photographic and photoelectric records. Meteoritics and Planetary Science. Roč. 47 (2012), s. 163-185
Meteority Bunburra Rockhole nalezené první expedicí v říjnu 2008
Tyto meteority byly klasifikovány jako anomální achondrity a jsou to vůbec první achondrity se známou dráhou. První meteorit (na obrázku vpravo) byl nalezen 3. 10. a váží 150 gramů. Druhý meteorit byl nalezen 11. 10. a jeho hmotnost je 174 gramů.
Spolupracující subjekty: Imperial College v Londýně, Velká Británie a Western Australian Museum v Perthu, Austrálie
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Pavel Spurný, 323620153, spurny@asu.cas.cz
1.2 Spinové Hallovy součástky
(Fyzikální ústav)
Spinový Hallův jev je relativistický efekt založený na spin-orbitální interakci, který může být využit k elektrické generaci či detekci spinových proudů v nemagnetických systémech. V článku publikovaném v časopise Physical Review Letters vědci z Fyzikálního ústavu představili experimentální a teoretickou práci v tomto oboru, která vznikla v rámci dlouhodobé spolupráce s laboratořemi v Nottinghamu, Cambridge a Texasu. V práci se podařilo skloubit elektrickou injekci spinů do nemagnetického polovodiče s elektrickou detekcí pomocí inverzního spinového Hallova jevu v mikrosoučástkách na bázi heterostruktury Fe/GaAs. V mikrosoučástce je elektrická injekce a detekce spinů elektronů navíc kombinována s elektrickým ovládaním driftu elektronových spinů, čímž je elektricky ovládána velikost měřeného spinového signálu. Součástka tak reprezentuje novou experimentální realizaci elektrického spinového transistoru/modulátoru. V pozvaném přehledovém článku publikovaném ve zvláštním vydání o Spintronice časopisu Nature Materials byl zmíněn tento nový výsledek spolu s řadou dalších prací skupiny pracovníků Fyzikálního ústavu a skupin z celého světa, které během deseti let od objevu spinového Hallova jevu pomohly objasnit jeho fyzikální podstatu a využití v experimentálních mikroelektronických součástkách.
Jungwirth, T. - Wunderlich, J. - Olejnik, K.: Spin Hall effect devices. Nature Mater. 11 (2012) 382 – 390.
Olejnik, K. – Wunderlich, J. - Irvine, A. C. - Campion, R. P. - Amin, V. P. – Sinova, J. - Jungwirth, T.: Detection of electrically modulated inverse spin Hall effect in an Fe/GaAs microdevice. Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 076601(1) – 076601(5).
Spinové Hallovy součástky
(a) Polovodičová součástka na detekci inverzního spinového Hallova jevu s elektrickou modulací spinového signálu. Schematický obrázek ukazuje experimentální uspořádání (b) Měřené signály nelokáního spinového ventilu (VNL) a (c) inverzního spinového Hallova jevu (VH) v podélném magnetickém poli Bx. Měření byla prováděna při spinovém injektujícím proudu IB = 300 μA a pro tři různé driftové proudy ID označené v panelu (a). (d),(e) Opovídající teretické výpočty měřených spinových signálů.
Spolupracující subjekt: Univerzita Karlova v Praze, University of Nottingham, Velká Británie
Kontaktní osoba: Tomáš Jungwirth, 724 311 438, jungw@fzu.cz
1.3 Souhlas silných a slabých řešení pro úplný systém popisující stlačitelné proudění s teplotou
(Matematický ústav)
Matematický popis proudění stlačitelných, vazkých a tepelně vodivých tekutin je nutný pro vytváření efektivních numerických modelů s použitím v řadě lidských činností. Veřejnost se s takovými modely setkává v televizním meteorologickém zpravodajství, v leteckém a kosmickém průmyslu, astrofyzice a dalších oblastech. Vzhledem ke složitosti použitých rovnic není v silách současné matematiky ani ukázat, že řešení daného problému existuje v tzv. klasickém smyslu. Místo toho byl na počátku minulého století zaveden pojem tzv. zobecněných řešení ve smyslu různých moderních teorií. Práce se zabývá vzájemnými vztahy mezi různými třídami řešení téže úlohy. Je ukázán základní výsledek, že všechna zobecněná řešení splývají s řešením klasickým za předpokladu, že toto existuje alespoň na nějakém omezeném časovém intervalu. Takové pozorování je zásadní pro další rozvoj zobecněných řešení i příslušných numerických metod.
Feireisl, E. - Novotný, A.: Weak–strong uniqueness property for the full Navier-Stokes-Fourier system. Archive for Rational Mechanics and Analysis. Roč. 204, č. 2 (2012), s. 683–706.
Spolupracující subjekt: Université du Sud Toulon Var, Francie
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): prof. Eduard Feireisl, 222090737, feireisl@math.cas.cz
1.4 Krylovovské metody, principy a analýza
(Ústav informatiky)
Metody Krylovových podprostorů jsou často uváděny mezi deseti nejvýznamnějšími algoritmickými výsledky 20 století. Jsou popsány v několika prvotřídních knihách vynikajících autorů, které odrážejí současný stav zejména jako výsledek enormního algoritmického rozvoje trvajícího několik desetiletí. Předložená monografie je zaměřena jiným způsobem. Jejím cílem je popsat matematické základy metod Krylovových podprostorů. Tím je nutně dává do kontextu několika matematických oborů stejně jako do historického kontextu, který jde několik století zpět a přitom je spojen s výsledky posledního rozvoje výpočetní matematiky a výpočetních metod v přírodních vědách. Podstatná část zahrnutého materiálu je zpracována knižním způsobem poprvé, některé výsledky jsou zcela nové. Důraz na výklad namísto důrazu na algoritmické popisy výrazně odlišuje předloženou monografii od existující literatury.
Liesen, J. - Strakoš, Z.: Krylov Subspace Methods, Principles and Analysis. Oxford University Press, 2012. 408s.
Obálka knihy Krylov Subspace Methods, Principles and Analysis
Spolupracující subjekt: Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze, Technische Universität Berlin
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): prof. Ing. Zdeněk Strakoš, DrSc., 221 913 371, strakos@cs.cas.cz
1.5 Studium ostatků Tychona Brahe jadernými analytickými metodami
(Ústav jaderné fyziky)
Světově proslulý renesanční astronom Tycho Brahe, jenž se též zabýval alchymií, zemřel 24. října 1601 v Praze po 11 dnech náhlého onemocnění. Již krátce po smrti se objevily konspirační teorie o příčině jeho úmrtí, v nichž se spekulovalo o otravě Tychona Brahe rtutí, buď požitím léčivého přípravku (elixíru) nebo podáním rtuti jako jedu. V roce 2010 byla znovu otevřena hrobka Tychona Brahe a byly získány vzorky jeho vlasů, vousů, kostí, zubů a textilií, které byly zkoumány ve spolupráci s dánskými vědci. V Ústavu jaderné fyziky zjišťovali obsah rtuti ve vlasech a vousech metodami neutronové aktivační analýzy s radiochemickou separací (RNAA) a měřením charakteristického záření buzeného urychlenými protony (PIXE). Výsledky RNAA segmentovaných vzorků vlasů a vousů a výsledky lokální analýzy metodou µ-PIXE ukázaly, že Tycho Brahe nebyl vystaven toxikologicky významným dávkám rtuti v období posledních 2 měsíců před smrtí, zatímco z výsledků analýz kostí, provedených v Dánsku, bylo zjištěno, že Tycho Brahe nebyl exponován nadměrným dávkám rtuti v posledních 5 - 10 letech, tedy že Tycho Brahe nezemřel ani na akutní, ani na chronickou otravu rtutí.
Rasmussen, K. L. - Kučera, J. - Skytte, L. - Kameník, J. - Havránek, V. - Smolík, J. - Velemínský, P. - Lynnerup, N. - Bruzek, J. – Vellev, J.: Was he murdered or was he not? — Part I: Analyses of mercury in the remains of Tycho Brahe. Archaeometry, 2012, DOI: 10.1111/j.1475-4754.2012.00729.x.
Vlas Tychona Braha upevněný do držáku
Pro studium obsahu různých prvků pomocí svazku iontů z Tandetronu se vlas Tychona Braha musel upevnit do držáku.
Spolupracující subjekt: University of Southern Denmark, University of Copenhagen, Aarhus University, Národní muzeum, Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Jan Kučera, 212 241 471, kucera@ujf.cas.cz
