Nobel Lecture, presented on December 8, 2016, at Aula Magna, Stockholm University. This article describes the history and background of three discoveries cited in this Nobel Prize: The "TKNN" topological formula for the integer quantum Hall effect found by David Thouless and collaborators, the Chern insulator of quantum anomalous Hall effect, and its role in the later discovery of time-reversal invariant topological insulators, and the unexpected topological spin-liquid state of the spin-1 quantum antiferromagnetic chain, which provided an initial example of topological quantum matter. This article summarizes how these early beginnings have led to the exciting, and currently extremely active, field of "topological matter"., F. Duncan M. Haldane ; přeložil Ivan Gregora ; foto A. Mahmoud, Odile Belmontová., and Obsahuje bibliografii
Nobel Lecture, presented on December 8, 2016, at Aula Magna, Stockholm University. In his lecture F. J. M. Kosterlitz described theoretical discoveries of topological phase transitions and topological phases of matter, partially on behalf of the main researcher behind those discoveries, David Thouless, who was not able to give the talk. First, the history of the collaboration between Kosterlitz and Thouless was briefly described. Then, a summary of their contribution to applications of topology to classical Berezinskii-Kosterlitz-Thouless of BKT phase transition was described., John Michael Kosterlitz ; přeložil Ivan Gregora ; foto A. Mahmoud., and Obsahuje bibliografii
Transparentní keramika se v laserové technice využívá jako matrice aktivních laserových prostředí vysokovýkonových laserů, kde se začala prosazovat od začátku milénia. Díky svým jedinečným vlastnostem je atraktivní alternativou monokrystalů a skel, kdy nachází využití v široké škále oborů a aplikací zahrnujících optiku, vojenství, medicínu, detektory záření a další., Transparent ceramics have been used as matrices for laser gain media of high power lasers since the beginning of this millennium. Thanks to its unique qualities it has become an attractive alternative to glasses and single crystals, finding applications in the field of optics, defence, medical facilities, radiation detectors and many others., Samuel Paul David, Petr Navrátil, Martin Hanuš, Venkatesan Jambunathan, Martin Divoký, Antonio Lucianetti, Tomáš Mocek., and Obsahuje bibliografické odkazy
Under normal conditions, electrons are accelerated by electric fields and decelerated by collision processes. After some time, a stable equilibrium between these two processes is achieved and electrons drift with constant speed against the field direction. Such a scheme is called the ohmic regime. At higher speeds or electric fields, the situation may be completely different. Collisions may not be able to compensate for electron acceleration and electrons attain the so called runaway mode. Runaway electrons are detected in the Earth’s magnetosphere during storms, in the solar plasma, and also in laboratory plasmas and in many plasma technologies., Petr Kulhánek., and Obsahuje bibliografii
Ultrakrátké světelné pulzy, tedy pulzy pikosekundové nebo kratší časové délky, jsou velmi významné ve vědě i ve stále větším počtu aplikací. Uvádíme základní vlastnosti světelných pulzů, způsob jejich generace lasery se synchronizací módů a připomínáme některé oblasti jejich použití., Ultra-short light pulses, with pulses of a picosecond or shorter duration, are very important in science as well as in a growing number of applications. We review the basic properties of these light pulses and techniques for their generation by modelocked lasers. We also describe some of their application areas., Petr Malý., and Obsahuje seznam literatury
Ultraslabá emise fotonů se vyskytuje prakticky u všech metabolicky aktivních biologických systémů. Jejím zdrojem jsou elektronově excitované stavy molekul vznikající v průběhu oxidativních reakcí biomolekul. Ultraslabá emise fotonů detekovatelná citlivými a nízkošumovými fotonásobiči a CCD kamerami může najít uplatnění v neinvazivních diagnostických metodách v zemědělství a biomedicíně., Ultra-weak photon emission is present in virtually all metabolically active biological systems. Its source is electronically excited states of molecules produced during the oxidation reactions of biomolecules. Ultra-weak photon emission detected with sensititive and low noise photomultipliers and CCD cameras can be exploited in non-invasive diagnostics in biomedicine and agriculture., Michal Cifra, Pavel Pospíšil., and Obsahuje seznam literatury
Říká se, že jedním ze znaků správné fyzikální teorie je její krása. Máme-li na mysli estetičnost matematickou, patří variační počet k matematickým metodám, které naplňují tento požadavek vrchovatě. Je také pravda, že správné (zkušeností a experimentem prověřené) fyzikální teorie bývají variační, tj. odvoditelné z variačního principu: Klasická mechanika, relativistická mechanika, kvantová mechanika, klasická elektrodynamika... Na zcela elementární úrovni předkládáme základní myšlenku a klasické postupy variačního počtu, s ukázkami použití v geometrii a fyzice. Zaměříme se pouze na variační princip prvního řádu, s důrazem na mechaniku, kde na rozdíl od teorie pole závisí řešené úlohy pouze na jedné nezávisle proměnné, ve fyzice obvykle na čase., It is said that one of the characteristic features of physical theories is their beauty. Having in mind the "mathematical aesthetic appearance" one can say that the calculus of variations highly fulfils this requirement! It is also well known that correct physical theories (those verified experimentally), are often variational, i.e. based on a variational principle: classical mechanics, relativistic mechanics, quantum mechanics, classical electrodynamics, etc. We present, at a very basic level, the fundamental ideas and classical approaches of the calculus of variations, including examples of their use in geometry and physics. We focus on the first order variational principle, emphasizing mechanics, because contrary to field theories, the variational problems in mechanics depend on one independent variable only (usually time in physics)., Jana Musilová, Pavla Musilová., and Obsahuje bibliografii
Optická vlákna nemusejí sloužit jen pro přenos informace. Pokud do tenkého jádra ve středu vlákna umístíme chemické prvky schopné laserové akce (stimulované emise záření), můžeme generovat velmi intenzivní a přitom kvalitní svazek záření. Vláknové lasery začínají nahrazovat starší typy laserů a otevírají zcela nové obzory v řadě oborů: od lékařství, řezání a sváření v průmyslu až po obranné systémy., Optical fibres also have applications outside the optical telecommunications sphere. If the thin core inside the optical fibre is doped with chemical elements capable of laser action (stimulated emision of radiation), one can generate a very intense and high quality beam of radiation. Fibre lasers have begun to replace older types of lasers and therefore, opens up new horizons in many fields ranging from medicine, industrial cutting and welding to defence., Pavel Peterka, Pavel Honzátko, Ivan Kašík., and Obsahuje seznam literatury
Želatinové optické prvky vyrobené přímo žáky lze využít k naplnění cílů badatelsky orientované výuky v oblasti paprskové optiky. Článek popisuje podrobný návod na výrobu želatinových optických prvků a poskytuje námět na experimenty, při kterých žáci popíšou základní fyzikální zákonitosti paprskové optiky. Čtenář se také seznámí s výsledky předvýzkumu zabývajícího se dopadem neformálního vzdělávání na žáky., Gelatine optical elements made by pupils, can be used to achieve targets for inquiry-based science education in the field of ray optics. This article gives detailed instructions for the preparation of gelatine optical elements and provides a topic for experiments in which pupils describe the basic physical laws of ray optics. Additionally, we describe results from preliminary research dealing with the impact of extra-curricular education on pupils., Roman Chvátal., and Obsahuje bibliografické odkazy