Aasta 2013 teaduses – füüsika
 Toimetas Jaan-Juhan Oidermaa Kuigi füüsikaliste teaduste vallas oli sellel aastal raske leida niivõrd palju kõneainet leidnud sündmusi, kui Higgsi-sarnase osakese leidmine, pakkus aasta siiski mitmeid põnevaid avastusi, millest suur hulk sillutab teed kvantarvutitele. Samuti avardus maailmapilt näiteks elektronide lainefunktsiooni ja aatomituumade kuju osas.   Esimene nanotoruarvuti Tänapäeva arvutites arvutusi tegevad tillukesed transistorid on tavaliselt valmistatud peaasjalikult ränist. Lai levik ei tähenda aga, et see oleks selleks parimate omadustega materjal. Süsinik võimaldab potentsiaalselt ehitada palju energiasäästlikumaid ja kiiremaid elektroonikaseadmeid. Süsinikutüki täpsed omadused sõltuvad otseselt selle moodustavate aatomite paigutusest.   Stanfordi ülikooli teadlased leidsid lahenduse, mis võimaldab süsiniknanotorudest suhteliselt hõlpsasti konstrueerida vastavalt metallina või pooljuhina käituvaid transistorite elemente. Töörühm pani neist kokku 178 transistorist koosneva arvuti, millel oli võimalik jooksutada isegi lihtsamaid programme. Tõeliseks süsinikrevolutsiooniks tuleb aga leida viis süsiniknanotorudest koosnevate transistorite massiliseks tootmiseks.   Loe lähemalt: Nanotorud asendasid arvutis räni   Kvantmikroskoobiga aatomit piiluma Kaasaegse aatomimudeli kohaselt koosneb aatom aatomituumast ja selle ümber kindlatel orbiitidel tiirlevatest elektronidest. Samal ajal polnud keegi elektronide orbitaalidest või nende lainefunktsioonist otseselt ülesvõtet teinud. Aneta Stoldona kasutas oma Hollandi kolleegidega selleks rohkem kui 30 aastat tagasi välja pakutud lahendust.   Orbitaalide leidmiseks andsid nad elektriväljas olevale vesiniku aatomi elektronile laseriga piisavalt energiat, et see aatomi haardest kindlat teed pidi põgeneda sai. Elektroni registreerimiseks kasutati kahemõõtmelist detektorit. Kuna elektron saab registreeritavasse punkti jõuda mitmeid erinevaid trajektoore pidi, andis see teadlastele interferentsimustri komplekti, mis peegeldab lainefunktsiooni olemust. Kasutatud elektrostaatiline lääts võimaldas elektroni lainet rohkem kui 20 tuhat korda suurendada.   Loe lähemalt: A New Look at the Hydrogen Wave Function (PhysicsToday)   Pigitilga kukkumine Maailma üks kõige kauem kestnud eksperimente algas 1944. aastal Dublinis asuvas Trinity kolledžis. Katseklaasi valati kuum pigi ja lasti sel seejärel tahkuda. Viimase sammuna lõigati katseklaasil põhi alt. Vaatamata oma näiliselt tahkele olekule on endiselt tegemist vedelikuga. Gravitatsiooni mõjul peaks seeläbi 7-13 aasta tagant katseklaasi all olevasse anumasse pigitilk kukkuma. Mitte keegi polnud seni aga sündmust tunnistanud. Kriitilistel hetkedel on tehnika alt vedanud. Õnn naeratas viimaks selle aasta juulis. Tilga kukkumine talletati isegi video peale.   Varsti peaks pigitilk langema ka Austraalias asuvas Brisbane'i ülikoolis. Maakera kuklapoolel algas samane eksperiment juba 1927. aastal. Tänaseks on kaussi langenud kaheksa tilka. Selle juhtumist pole aga mitte ühelgi korral nähtud ega jäädvustatud.   Loe lähemalt: Pikk pigikatse päädis tilgaga   Pirnikujulised aatomituumad Erinevalt tüüpilise keemiaõpiku illustratsioonidest pole kõik aatomituumad ideaalse sfääri kujuga. Raskemad aatomituumad on tihti ka lopergused, meenutades ragbi-palli. Ent mudelite kohaselt leidub ka pirni meenutavaid aatomituumi, kuigi mudelite ennustused ei lange kirjeldusele vastavate isotoopide ja elementide osas alati kokku. Eksperimentaalselt on seni leitud aga vaid üks pirnjas tuum ja ka see juhtus juba kakskümmend aastat tagasi.   Sellel aastal Euroopa Tuumauuringute Keskuses tehtud eksperimentides suudeti leida veel üks pirnikujuline isotoop – raadium-224. Kahe teadaoleva isotoobi põhjal on võimalik juba teoreetilisi mudeleid täpsemate ennustuste tegemiseks piisavalt lihvida. Samuti loodavad füüsikud pirnjate aatomituumade abil osakestefüüsika vundamendiks oleva standardmudeli proovile panna.   Loe lisaks: Nuclear physics goes pear-shaped (PhysicsWorld)   Valgusmolekulid Kahte piljardikuuli on võimatu teineteise sisse suruda. Kaks samas ruumipunktis asuvat sama tüüpi aineosakest ei saa täpselt samas olekus olla. Keeluprintsiip ei laiene aga väljaosakestele, näiteks valgusele. Seega näib vähetõenäoline, et ühe valgusosakesega saab teise käitumist otseselt mõjutada. Harvardi füüsikud leidsid aga, et rubiidiumi gaasis on võimalik kaks valgusosakest teineteist mõjutama panna nii tugevalt, et need käituvad nagu massiga osakesed.   Gaasist väljudes jäävad valgusosakesed teineteise lähedusse ja liiguvad edasi paarina. Omadust saaks kasutada optilises andmesides ja kvantarvutites.   Loe lähemalt: Füüsikud lõid 'valgusmolekule'     Superpositsioon, toatemperatuuril Korraga mitmeid arvutusi teha suutvad kvantarvutid saavad ootuspäraselt toimida ainult juhul, kui arvutusteks kasutatavat informatsiooni piisavalt kaua säilitada suudetakse. Paraku on seda kandvad kvantolekud inimeste jaoks mõnusal temperatuuril äärmiselt haprad. Mida kõrgem temperatuur, seda tõenäolisem on, et kvantbitina käituvad elektronid või aatomituumad oma spinni suunda muudavad.   Rahvusvaheline töörühm suutis kvantbittide eluiga pikendada toatemperatuuril 39 minutini, mille vältel saaks teha kaks miljonit kvantarvutust. Traditsiooniliste elektronide asemel kasutati fosfori aatomituumi, mis keskkonnamõjudele harukordset vastupanu osutavad.   Loe lähemalt: Superpositsiooni toatemperatuuril säilitamises löödi uus rekord 
