detekce | Svět2000

Nečekaný objev převratné varianty NQR při experimentech

7. 1. 2025 Iveta Mauci, šéfredaktorka 3 min read 313 Zobrazení atomy, bezkonkurenční přesnost, detekce, dynamika, experimenty, molekulární struktura, Nizozemí, onjev NQR, Pennsylvánská univerzita

Nové TOP 10

Popis obrázku: Detekce jednotlivých jader.

Tato nově objevená metoda je založená na kvantové fyzice. Podle vědců je natolik přesná, že umí detekovat signály z jediného atomu. Jde o fyzikální výkon, který vědci dosud považovali za nemožný.

Inženýři z Pennsylvánské univerzity využili k realizaci nukleární kvadrupolární rezonanční spektroskopie (NQR) kvantové senzory. NQR se tradičně používá k detekci drog a výbušnin. Ale také k analýze léčiv.

Zaměřením na jediné jádro dokážou vědci odhalit podrobnosti o molekulární struktuře a dynamice. Veličiny, které byly dříve skryté.

Dílčí atomové poznatky

Vědci využívají rádiové vlny k odhalování molekulárních „otisků“ neznámých materiálů už od 50. let 20. století. Pomáhají například při skenování lidského těla pomocí magnetické rezonance, nebo při detekci výbušnin na letištích.

Tato technika umožňuje studovat stavební kameny přírodního světa ve zcela novém měřítku. Dílčí atomové poznatky Vědci používají radiové vlny už od roku 1950. Pomáhají například při skenování lidského těla při magnetické rezonanci. Nebo při detekci výbušnin na letištích.

Tyto metody však spoléhají na signály zprůměrované z bilionů atomů, což znemožňuje detekovat drobné odchylky mezi jednotlivými molekulami, říká Lee Bassett, docent v oboru elektrotechniky a systémového inženýrství (ESE). Tyto metody ale vyžadují signály zprůměrované z bilionů atomů, což znemožňuje detekovat drobné odchylky mezi jednotlivými molekulami. Taková omezení brání aplikacím ve výzkumu proteinů. Malé rozdíly ve funkčnosti kontroly tvaru mohou určit rozdíl mezi zdravím a nemocí.

„Tato nová technika však umožňuje izolovat jednotlivá jádra a pomáhá odhalit drobné rozdíly v tom, které byly považovány za identické molekuly,“ říká Lee Bassett.

Nečekaný objev při experimentech

Objev vyplynul z nečekaného pozorování během rutinních experimentů. Alex Breitweiser, čerstvý absolvent doktorského studia ve fyzice na Pensylvánské škole umění a věd a spoluautor článku, který je nyní výzkumníkem v IBM, pracoval s centry dusíkové vakance (NV) v diamantech. Často se jedná o defekty v atomárním měřítku, když si všímám neobvyklých vzorců v kvantových datech. Periodické signály vypadaly jako experimentální artefakt, ale přetrvávaly i po rozsáhlém odstraňování problémů.

Periodické signály vypadaly jako experimentální artefakt, ale přetrvávaly i po rozsáhlém odstraňování problémů. Po návratu k učebnicím z 50. a 60. let 20. století o nukleární magnetické rezonanci Breitweiser identifikoval fyzikální mechanismus, který to vysvětloval, co viděl, ale který byl dříve odmítnut jako experimentálně neznámý.

Bezkonkurenční přesnost

Pochopení tohoto efektu bylo dále rozvinuto díky spolupráci s výzkumníky na Technologické univerzitě v Delftu v Nizozemsku, kde Breitweiser strávil čas prováděním výzkumu souvisejících témat v rámci mezinárodního stipendia. Spojení experimentální fyziky, kvantového snímání a teoretického modelování, vytvořila metodu, která je zachycena jednotlivé signály atomů mimořádnou přesností.

„Je to trochu jako izolovat jeden řádek v obrovské tabulce. Tradiční NQR vytváří něco jako průměr. Získáte představu o datech jako celek, ale nevíte nic o jednotlivých datových bodech. S touto metodou je to, jako bychom odhalili všechna data za průměrem, izolovali signál z jednoho jádra a odhalili jeho jedinečné vlastnosti,“ vysvětluje Mathieu Ouellet, čerstvý absolvent doktorského studia ESE a druhý spoluautor článku.

Dešifrování signálů

Stanovení teoretických základů neočekávaného experimentu výsledku vyžadovalo značné úsilí. Ouellet musel pečlivě testovat různé hypotézy, spouštět simulaci a provádět výpočty, aby porovnal data s potenciálními příčinami. „Je to trochu jako diagnostikovat pacienta na základě symptomů,“ vysvětluje. „Data ukazují na něco neobvyklého, ale často existuje více možných vysvětlení. Trvalo docela dlouho, než jsme dospěli ke správné diagnóze.“

Díky charakterizaci jevů, které byly dříve skryté, by nová metoda mohla vědcům pomoci lépe porozumět molekulárním mechanismům, které utvářejí náš svět.

Zdroj: Pennsylvánská univerzita, Fakulty inženýrství a aplikovaných věd, Technologická univerzita v Delftu

Vědci vycvičili africké obří krysy, aby odhalovaly nelegální obchody

30. 10. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka 3 min read 188 Zobrazení Afrika, detekce, drogy, nelegální obchod, obří krysy, odhalení, výbušniny

Příroda/Fauna Výzkum

V minulosti se africké obří krysy naučily detekovat výbušniny a patogen způsobující tuberkulózu.

Nyní tým vědců vycvičil tyto krysy, aby zachytily pach luštěninových šupin, sloní kosti, roh nosorožce a afrického černého dřeva. Tato zvířata a rostliny jsou zařazené na seznam ohrožených druhů s vysokým rizikem vyhynutí.

„Naše studie ukazuje, že můžeme vycvičit africké krysy k odhalování nelegálně obchodovaných volně žijících živočichů, a to i v případě, že jsou ukryti mezi jinými látkami,“ uvedla Dr. Isabelle Szottová.

„Krysy detekovaly cíle z volně žijících živočichů i poté, co se s daným druhem nesetkaly po dlouhou dobu,“ dodala první spoluautorka Dr. Kate Webbová, odborná asistentka Dukovy univerzity.

Výzkum pro tuto studii byl provedený v neziskové organizaci APOPO se sídlem v Tanzanii, která poskytuje technicky nenáročné a nákladově efektivní řešení naléhavých humanitárních výzev.

Potlačení obchodu s divokou zvěří

Krysy – Kirsty, Marty, Attenborough, Irwin, Betty, Teddy, Ivory, Ebony, Desmond, Thoreau a Fossey, některé z nich pojmenované po ochráncích přírody a zastáncích proti obchodování s volně žijícími zvířaty, prošly několika fázemi školení.

Během indikačního tréninku se potkani naučili držet nos po dobu několika sekund v otvoru, do kterého byla umístěna cílová vůně. Když správně provedli toto „strkání do nosu“, byli odměněni ochucenými granulemi pro hlodavce.

V dalším kroku byly krysy seznámeny s necílovými pachy. Mezi ně patřily elektrické kabely, kávová zrna a prací prášek. Předměty, které se často používají k maskování pachu divoké zvěře v reálných operacích s obchodováním. „Během fáze diskriminace se krysy naučí signalizovat pouze pachy volně žijících zvířat, zatímco ostatní pachy ignorují,“ řekl Szott.

Krysy byly také vycvičené, aby si pamatovaly pachy. Na konci retenčního tréninku byli znovu seznámené s vůněmi, se kterými se nesetkali po dobu pěti, respektive osmi měsíců. Navzdory měsícům potkani vykazovali perfektní retenční skóre, což naznačuje, že jejich kognitivní retenční výkon se podobá výkonu psů.

Na konci výcviku bylo osm krys schopných identifikovat čtyři běžně pašované druhy volně žijících živočichů mezi 146 necílovými látkami.

Krysy v akci

Dalším krokem, řekli vědci, je vyvinout způsoby, jak by krysy mohly pracovat v přístavech, přes které se pašuje volně žijící zvířata. Za tímto účelem budou potkani vybaveni vestami vyrobenými na míru. Předními tlapkami budou moci vytáhnout malý míček připevněný na hrudi vesty, který vydává pípání. Tímto způsobem budou krysy schopné upozornit své ošetřovatele, když detekují cíl.

„Vesty jsou skvělým příkladem vývoje hardwaru, který by mohl být užitečný v různých nastaveních a úkolech, včetně lodního přístavu k odhalování pašovaných divokých zvířat,“ řekl Webb.

„Pašování volně žijících zvířat je často prováděno jednotlivci zapojenými do jiných nezákonných činností, včetně obchodu s lidmi, drogami a zbraněmi. Nasazení krys do boje proti obchodování s volně žijícími zvířaty proto může pomoci v celosvětovém boji proti sítím, které využívají lidi a přírodu,“ uzavřel Webb.

Zdroje: EurekAlert, Frontiers,

Elektronická bariéra na hranicích s Ruskem a Běloruskem, optická vlákna, která detekují lidi

8. 8. 2023 Iveta Mauci, šéfredaktorka 0 komentářů 4 min read 513 Zobrazení Bělorusko, detekce, detekční systém FOSS, elektronická bariéra, lidé, optická vlákna, Rusko, Systém AMSTA, WB Group

Nové Technologie TOP 10 Válečná zóna

Fyzická a elektronická bariéra na hranici s Königsbergem, která se staví od dubna, je téměř hotová. Informace o postupu prací poskytla pohraniční stráž, píše WP Tech. Jak je chráněna východní a severovýchodní hranice Polska?

199 km rozdělených do 12 úseků, to je celkové schéma „elektronické bariéry“, která se od dubna staví podél hranice s Královcem. Doplňuje fyzickou bariéru, kterou tvoří kovový plot doplněný zábranami z žiletkového drátu.

Před několika dny se pohraniční stráž pochlubila instalací 11 z 12 plánovaných kontejnerů, které sdružují prvky elektronické bariéry. Mimo jiné se skládá z 60 km detekčních kabelů, 181 km síťových a přenosových kabelů a také z 1 900 sloupů, na nichž budou umístěny kamery.

Stav hranic bude monitorovat dohledové centrum vybudované na velitelství Warmiňsko-mazurské pohraniční jednotky v Kętrzyně. Je zde umístěno dvanáct operátorských stanovišť, technických a velitelských stanovišť.

Elektronická bariéra

Jedná se o další hranici s Běloruskem, úsek polské hranice a zároveň hranice EU a NATO, kde byla nebo je vytvářena fyzická a elektronická bariéra. Jde o reakci na hybridní válku, kterou od roku 2021 vedou Rusko a Bělorusko, a na zahájení krize ze strany východních režimů v souvislosti s nekontrolovaným přílivem migrantů.

Politici již několik měsíců zdůrazňují, že fyzická bariéra v podobě vysokého plotu chráněného mimo jiné žiletkovým drátem je jen jedním z prvků ochrany hranic, který lze navíc, jak ukazují četná videa, poměrně snadno překonat. Podle původců takového zabezpečení není mnohem důležitější samotný plot, ale „elektronická bariéra“.

Systém AMSTA od společnosti WB Group

Nyní, když i tato fáze prací směřuje k dokončení, je možné víceméně definovat, o co se jedná. V komunikaci o elektronické bariéře se řešení obvykle označuje jako perimetrie a konkrétním dodavatelem řešení je společnost WB Group, která nabízí perimetrický systém AMSTA.

Podle výrobce se systém AMSTA skládá z videokamer pracujících v pásmu viditelného světla a infračerveného záření, dále z volitelných termovizních kamer a analýzy obrazu, mikrovlnných nebo infračervených bariér (řešení podobné například domovním alarmům nebo světelným senzorům, které detekují pohyb objektů určité velikosti) a také ze seismických senzorů a sledovacích dronů.

To vše je sdruženo do jediného systému, který shromažďuje šifrovaná data z mnoha různých senzorů a poskytuje tak možnost dálkově monitorovat dlouhé úseky hranic.

Zatímco fungování kamer nebo dronů s různými senzory je jednoduché vysvětlit, stejně jako mikrovlnnou nebo infračervenou bariéru, trochu více pozornosti by si zasloužily neviditelné, podzemní senzory, které mají dohlížet na polskou hranici.

Detekce optických vláken

V informacích o perimetrických systémech nejsou z pochopitelných důvodů zveřejňovány technické detaily zařízení, které má chránit polské hranice. Na základě zpřístupněných informací však lze předpokládat, že byla použita řešení využívající síť optických vláken.

Již řadu let se hojně využívají tzv. optická detekční vlákna, která využívají měřicí techniku zvanou OTDR (Optical Time Domain Reflectometry). Ta je založena na detekci ztrát a interferencí signálu, které – mimo jiné – mohou být důsledkem vychýlení vláken způsobeného například seismickými vlnami vyvolanými tlakem lidské nohy. Existují také systémy – například River Guard – pro kontrolu oblastí podél řek na podobném základě.

Podzemní lidské detektory

Na základě této technologie byla vyvinuta řada detekčních systémů FOSS (Fiber Optic Sensing Solutions), které využívají optickou síť (včetně těch, které byly původně vybudovány spíše pro přenos dat než pro detekci) ke sledování různých jevů. To umožňuje mimo jiné kontrolovat těsnost potrubí, detekovat požáry, úniky nebo sledovat opotřebení různých konstrukcí.

Z hlediska ochrany polské hranice jsou důležitá řešení nazývaná Distribuované optické snímání (DFOS). Lze totiž vyvinout vzory rušení signálu pro různé typy vibrací způsobených například zvukovými vlnami, jak před deseti lety představila společnost OptaSense. Ty umožňují sledovat – v reálném čase – úseky dlouhé až 50 km na základě seismických a akustických signálů.

Na tak velkou vzdálenost je možné detekovat nejen procházející osoby, ale také průjezd vozidel, nízko letících letadel nebo dronů, pokusy o proražení plotu, provedení podřezání, zničení hraniční zábrany nebo střelbu ze střelné zbraně. I přes značnou délku chráněného úseku tak lze určit místo detekce rušení s přesností na několik metrů až jeden metr.

Inženýři vytvořili „tichý radar“ pro detekci stealth letadel (video)

9. 5. 2023 Iveta Mauci, šéfredaktorka 1 min read 395 Zobrazení detekce, radar, Twinvis, vzdušné cíle

Nové Válečná zóna

Hensoldt, německá společnost specializující se na vývoj a výrobu high-tech řešení v oblasti obrany a bezpečnosti, představila pasivní radarový systém Twinvis, píše Armyrecognition. Tento systém je schopen detekovat a sledovat vzdušné cíle, aniž by vysílal vlastní rádiové signály nebo prozrazoval svou polohu.

Pasivní radar Twinvis využívá existující zdroje elektromagnetického záření, jako jsou televizní nebo rozhlasové stanice, k vytvoření pasivní zvukové vlny. Tato vlna se odráží od vzdušných cílů a vrací se do přijímačů Twinvis, které ji analyzují pomocí speciálních algoritmů. Systém tak dokáže určit polohu, rychlost a směr pohybu cílů.

Systém má oproti tradičním aktivním radarům řadu výhod. Za prvé, není závislý na vlastních vysílačích a může pracovat za jakýchkoliv světelných a povětrnostních podmínek. Za druhé, není náchylný k rušení a potlačování signálu nepřítelem. Za třetí, neprodukuje elektromagnetické záření, které by bylo možné detekovat nebo použít k navádění zbraní.

HENSOLDT — Pasivní radar Twinvis lze nasadit na zemi, na moři nebo ve vzduchu.

Pasivní radar může být nasazen na zemi, na moři nebo ve vzduchu. Skládá se ze čtyř přijímacích antén a jedné výpočetní jednotky. Může obsluhovat až 500 cílů současně a má dosah detekce až 200 km. Může se také integrovat s dalšími detekčními a řídicími systémy a vytvořit tak jednotný obraz situace.

Nový radarový systém je zvláště účinný proti takzvaným „tichým“ cílům, jako jsou stealth letadla, UAV nebo řízené střely. Tyto cíle mají nízkou odrazivost pro aktivní radary a mohou snadno proniknout do nepřátelské zóny bez detekce. Twinvis je však dokáže rozpoznat změnou pasivní znějící vlny na pozadí.

Hensoldt tvrdí, že pasivní radar je unikátní produkt na trhu a má velký potenciál pro různé obranné a bezpečnostní aplikace.

Gaia BH1: Astronomové odkryli nejbližší černou díru k Zemi

11. 11. 2022 Petr Kovanda 2 min read 564 Zobrazení černá díra, detekce, Ophiuchus, souhvězdí, spící

Nové TOP 10 Vesmír

Astronomové využívající Mezinárodní observatoř Gemini odkryli nejbližší známou černou díru k Zemi. Je to také první jednoznačná detekce spící černé díry s hvězdnou hmotností v Mléčné dráze. Jeho těsná blízkost k Zemi, která je vzdálená pouhých 1600 světelných let, nabízí zajímavý cíl studia, který nám pomůže lépe pochopit vývoj binárních systémů.

Naštěstí pro nás je to spící černá díra a je asi 10krát hmotnější než naše Slunce, které se nachází asi 1600 světelných let daleko v souhvězdí Ophiuchus. Černá díra je podle výzkumníků třikrát blíže k Zemi než předchozí nejbližší černá díra, která byla spatřena v souhvězdí Monoceros. Ve skutečnosti je tak blízko, že astronomické centrum NOIRLab Národní vědecké nadace říká, že je doslova na našem „kosmickém dvorku“, napsal SciTechDaily.

„Ačkoli bylo zjištěno mnoho detekcí systémů jako je tento, téměř všechny tyto objevy byly následně vyvráceny.“ Toto je první jednoznačná detekce hvězdy podobné Slunci na široké oběžné dráze kolem černé díry o hvězdné hmotnosti v naší galaxii.“

Výzkumníci při prosévání dat Gaia narazili na hvězdu velmi podobnou té naší, která měla zřetelné kolísání, jako by ji něco táhlo, což se nakonec ukázalo jako spící černá díra.

Astrofyzik Kareem El-Badry v prohlášení NOIRLab vysvětlil: "Vezměte sluneční soustavu, dejte černou díru tam, kde je Slunce, a Slunce tam, kde je Země, a dostanete tento systém."

Spící černé díry je obtížné odhalit, protože v přírodě nejsou příliš aktivní. Člen týmu Gaia Tineke Roegiers dodal: „Jediným důvodem, proč mohla být tato černá díra nalezena, byla schopnost Gaie vidět polohu hvězdy (která kolem ní obíhá) s tak vysokou přesností. Tato pozice kolísá, když se hvězda pohybuje kolem černé díry.“

Později se astronomové obrátili na Gemini North Telescope provozovaný NOIRLab na Havaji, který astronomům umožnil získat přesná měření oběžné dráhy hvězdy spatřené Gaiou. výzkumníci nenašli žádný věrohodný astrofyzikální scénář, který by vysvětloval pozorovanou dráhu systému, který nezahrnuje alespoň jednu černou díru.

Pro nevědomé se takové černé díry tvoří po kolapsu masivní hvězdy, takže Gaia BH1 a její doprovodná hvězda v podstatě tvoří binární systém. Vznik a vývoj systému stále zůstává záhadou. Podle astronomů je jeho existence těžko vysvětlitelná standardními binárními modely evoluce.

Foto: L. Brucker/Goddardovo vesmírné letové centrum; Veřejný zdroj / Wikimedia Commons
Železo-60 pohřbené v Antarktidě odhalilo změny v mezihvězdném prostředí. Co to znamená pro Zemi?
Foto: Pxels
Největší černé díry vznikly po sérii prudkých slučovacích nárazů v hustých hvězdokupách
Foto: Ilustrační_NASA Hubble Space Telescope/Unsplash
Hvězdy před smrtí dramaticky zpomalí svou rychlost rotace a točí se nahoru, nebo dolů