실험실 블랙 홀 아날로그에서 호킹 방사능 테스트

.美백악관 '매파' 볼턴, 한달 보름여 만에 '북한' 언급

(워싱턴DC EPA=연합뉴스) 24일(현지시간) 미국 백악관에서 TV회견을 마친 존 볼턴 백악관 국가안보회의(NSC) 보좌관이 미소지으며 웨스트 윙 밖을 지나고 있다. 25일 미국 워싱턴타임스에 따르면 볼턴 보좌관은 최근 인터뷰에서 "우리가 북한으로부터 필요로 하는 것은 핵무기를 포기하는 전략적 결단에 대한 의미있는 신호"라고 말했다. 볼턴이 북한 문제와 관련해 공개적으로 언급한 것은 지난해 12월 6일 '북한 비핵화에 성과가 있으면 대북 경제제재 해제를 검토할 수 있다'고 밝힌 뒤 처음이다. bulls@yna.co.kr

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이후 - 너만이 나를

.초전도 재료의 새로운 전이 온도

2019 년 1 월 25 일, 휴스턴 대 ( Jeannie Kever) 초전도 재료의 새로운 전이 온도 UH의 텍사스 센터 (Texas Center for Superconductivity)의 창립 이사 인 Liangzi Deng과 Paul Chu는 초전도 측정에 사용되는 소형 다이아몬드 앤빌 셀 또는 미니 DAC를 검사합니다. 크레딧 : Audrius Brazdeikis

휴스턴 대 (University of Houston)의 연구원은 초전도체가 작동 할 수있는 온도를 높이면서 초전도 물질의 전이 온도를 높이는 새로운 방법을 발표했다. 국립 과학 아카데미 회보 에서 발표 된 결과는 고온 초전도를 달성하기위한 이전의 미개척 방법을 제시하며 에너지 생성기와 소비자에게 많은 잠재적 인 이점을 제공한다. 전류는 저항없이 초전도 물질 을 통해 이동할 수 있지만 전통적인 전송 물질은 생성 원천과 최종 사용자 간의 에너지 중 최대 10 %를 손실합니다. 실온 또는 그 근처에서 작동하는 초전도체 찾기 - 현재의 초전도체는 냉각제를 사용해야 전력 회사가 필요한 연료의 양을 늘리지 않고 전력을 더 많이 공급하고 탄소 발자국을 줄이며 전력망의 신뢰성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다 . 전이 온도가 실온 이하로 유지하지만, 새로운 방법을 이용하여 시험 물질에 대해 지수 적으로 증가 하였다. UH (TcSUH)의 초전도 텍사스 센터의 수석 과학자 Paul CW Chu는이 방법이 고온 에서 작동하는 초전도체를 찾는 문제에 접근하는 완전히 새로운 방법을 제공한다고 말했다 . UH의 물리학 자이자 TLL Temple Chair of Science의 Chu는 1994 년에 그룹이 설정 한 안정적인 고온 초전도체에 대한 현재의 기록은 164 Kelvin 또는 약 -164 Fahrenit라고 말했다. 그 초전도체는 수은을 기반으로합니다. 새로운 작업에 대해 테스트 된 비스무트 재료 는 독성이 적으며 예기치 않게 70 켈빈으로 감소한 후 90 켈빈 또는 약 -297 ℉의 전이 온도에 예기치 않게 도달합니다. 이 연구는 그 온도와 도핑 사이의 관계를 이해함으로써 초전도체의 전이 온도를 예측할 수 있다는 확고한 원칙을 목표로합니다. 즉, 전기를 변화시킬 수있는 소량의 원소를 도입하여 물질을 변화시키는 방법입니다 특성 - 또는 그 온도와 물리적 압력 사이. 이 원리는 도핑 또는 압력이 계속 증가하더라도 전이 온도가 특정 시점까지 증가한 다음 떨어지기 시작한다는 것을 의미합니다. Chu와 일하는 TcSUH의 연구원 인 Liangzi Deng은 초전도 전이 온도가 떨어지면 다시 온도가 상승하는지 여부를 알아보기 위해 앞서 조사한 수준을 넘어서서 압력을 증가시키는 아이디어를 생각해 냈다. 그것은 효과가 있었다. "이것은 정말로 초전도 전이 온도를 높이는 새로운 방법을 보여준다"고 그는 말했다. 더 높은 압력은 테스트 된 화합물의 페르미 표면을 변화 시켰고, Deng은 압력이 물질의 전자 구조를 변화시키는 것이라고 연구진은 말했다. 테스트 한 초전도체 샘플의 너비는 1/10 밀리미터 이하입니다. 연구진은 초전도에 대한 가장 확실한 테스트 인 자화 측정으로부터 그러한 작은 샘플의 초전도 신호를 검출하는 것은 어렵다고 말했다. 지난 몇 년 동안 Chu 연구실의 Deng과 그의 동료들은 50 기가 파스칼 이상의 압력 하에서 초전도 샘플로부터 극히 작은 자기 신호를 검출 할 수있는 초 자화 자화 측정 기술을 개발했습니다. Deng은이 테스트에서 연구자들은 포화 점을 관찰하지 않았다고 말했습니다. 즉, 압력이 증가함에 따라 전이 온도가 계속 상승 할 것이라고 지적했습니다. 그들은 초전도 특성을 갖는 것으로 알려진 다른 비스무트 화합물을 시험하였고, 새로운 방법 이 각각 의 전이 온도 를 실질적으로 상승시키는 것을 발견했다 . 연구자들은이 기술이 모든 초전도체에서 효과가 있을지는 확실하지 않다고 말했다. 그러나 고압을 통한 초전도성 향상은 실생활에 적용하기에는 실용적이지 않습니다. 다음 단계는 화학 도핑과 압력 없이 동일한 효과를 얻을 수있는 방법을 찾는 것이라고 Chu는 말했다 .

더 자세히 살펴보기 : 연구원들은 상온 부근에서 초전도의 새로운 증거를 발견합니다 . 추가 정보 : Liangzi Deng 외. 보편적 인 압력 관계를 깨뜨려 더 높은 초전도 전이 온도 , 국립 과학원 학술 발표회 (2019). DOI : 10.1073 / pnas.1819512116 저널 참조 : 국립 과학 아카데미 회보 제공 : University of Houston

https://phys.org/news/2019-01-method-yields-higher-transition-temperature.html#nRlv

.실험실 블랙 홀 아날로그에서 호킹 방사능 테스트

2019 년 1 월 25 일, Ingrid Fadelli, Phys.org 기능, 배경에있는 포물면 거울은 다크 레드 (dark-red) 빛을 다른 끝에 밝은 파란색으로 빛나는 섬유에 집중시킵니다. 밝은 빛의 작은 비트는 연구원들이 추출하고 측정 한 호킹 (Hawking) 방사선입니다. 신용 : Drori 외.

Weizmann Institute of Science와 Cinvestav의 연구원은 최근 블랙홀의 실험실 아날로그에서 Hawking 방사능 이론을 테스트하는 연구를 수행했습니다. 그들의 실험에서, 그들은 비선형 광섬유에서 광 펄스를 사용하여 인공적인 사건 범위를 설정했습니다. 1974 년에 유명한 물리학 자 스티븐 호킹 (Stephen Hawking)은 호킹 (Hawking) 복사 이론을 통해 물리 세계를 놀라게했습니다. 블랙홀 보다는 블랙홀 이 블랙홀의 이벤트 지평선 근처에서 양자 효과 로 인해 약간 빛나야 한다고 호크스 (Hawking)의 이론을 통해 놀랐습니다 . Hawking의 이론에 따르면, 블랙홀 주변의 강한 중력장은 입자와 반대로 입자가 일치하는 쌍의 생산에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 입자가 이벤트 지평선 바로 외측에 생성되면이 입자 쌍의 양의 부재가 이탈 하여 블랙홀에서 방출 되는 관측 된 열 복사가 발생할 수 있습니다. 나중에 호킹 복사라고 불리는이 복사는 광자, 중성미자 및 다른 원자 입자로 구성됩니다. 호킹 복사 이론은 양자 역학의 개념과 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 결합한 최초의 이론이다. "최근의 연구를 수행 한 연구원 중 한 명인 울프 레온 하르트 (Ulf Leonhardt)는 Phys.org에 "1997 년에 일반 상대성 이론을 배웠지 만 과정을 수강하지 않고 과정을 강의함으로써 배웠다 . "이것은 학생들보다 몇 주 앞서서 다소 스트레스가 많은 경험 이었지만, 나는 일반 상대성 이론을 정말로 알아야만하고 그것에 사랑에 빠졌습니다.이 문제는 또한 아인슈타인 울름 울름에서 발생했습니다. 내 분야의 연구, 양자 광학 및 일반 상대성 간의 연결을 찾고있다. 나의 주요 목표는 일반 상대성 이론을 신비주의로 해석하는 것이다. 유리와 같은 일반적인 광학 재료가 곡선 공간처럼 작용한다면 곡선 시공간 일반 상대성 이론의 실체는 그 매력을 잃지 않고 실체가된다. " 그의 첫 번째 박사와 공동으로 학생 Paul Piwnicki, Leonhardt는 1999 년과 2000 년에 출판 된 광학 블랙홀을 만드는 방법에 대한 초기 아이디어를 모았습니다. 2004 년에 마침내 그는 그의 최근 연구에서 사용 된 방법 인 실제로 작동 한 방법을 완성했습니다. "아인슈타인의 gedanken 실험에서와 같이, 빛의 또 다른 펄스 이후에 빛을 쫓는 것을 상상해보십시오 ."Leonhardt는 설명했다. "모든 광이 광섬유 내부를 여행한다고 가정하면, 광섬유 유리에서 펄스는 빛을 따라 잡을 수없는 빛의 속도를 조금씩 바꿉니다. 펄스의 정면은 정반대의 역할을합니다 : 블랙 홀의 지평선, 빛이 떠날 수없는 곳, 이것은 간단히 말해서 아이디어입니다. " 레온 하르트 (Leonhardt)와 그의 동료들은 2008 년에이 아이디어를 발표하고 시연했다. 그 후 그들은 호킹 (Hawking) 방사능을 증명하기 위해 그것을 사용하려고 시도했다. Hawking 방사능은 우주에서 직접 관찰 된 적이 없습니다. 현재로서는 불가능합니다. 그러나 Bose-Einstein 응축 물, 수증기, 극 광자 또는 빛을 사용하는 등 실험실 환경에서 시연 할 수 있습니다. 과거에 몇몇 연구자들은이 기술을 사용하여 실험실에서 호킹 (Hawking) 방사능을 시험하려했지만 실제로 대부분의 연구는 사실 문제가있어 논쟁의 대상이었습니다.

이 이미지는 연구자의 섬유 중 하나의 내부의 전자 현미경 사진을 보여줍니다. 섬유는 정교한 명상 결정 섬유입니다. 그들은 인간의 머리카락만큼 얇으며 내부에는 빛을 가운데로 안내하는 구멍 구조가 있습니다. 신용 : Drori 외.

예를 들어, 광 매체에서 강렬한 광 펄스로 얻은 과거의 연구 결과 는 이론과 일치하지 않는 것으로 나타났습니다. Hawking 방사선을 관찰하는 것보다는 오히려 나중에 발견 한 것처럼 그들이 다른 주파수에 대한 빛의 위상 속도를 초과 할 때 빛의 펄스에 의해 생성 된 수평선이없는 방사선을 관찰했다. 물결 과 Bose-Einstein 응축 물에서 Hawking 방사능을 관찰하려는 다른 연구들 또한 문제가있는 것으로 나타났다. 레온 하르트 (Leonhardt)는 Physics World 와의 이러한 연구의 결과에 대해 "나는 그것을하는 사람들의 영웅주의와 그들의 기술과 전문성에 크게 감탄하지만 이것은 어려운 주제이다."라고 썼다. 그는 또한 "호라이즌은 완벽한 함정이며, 눈치 채지 않고 뒤에서 덫에 걸리기 쉽고, 지평선 연구에도 적용됩니다. 우리는 고전적인 정의에 따라 배우고 전문가가됩니다 : 전문가는 모든 것을 만든 사람입니다. 가능한 실수 (그리고 그들로부터 배웠다). " 이전의 노력으로 입증 된 바와 같이, 실험실에서 호킹 (Hawking) 방사선을 관찰하는 것은 매우 어려운 작업입니다. 레온 하르트 (Leonhardt)와 그의 동료들이 수행 한 연구는 광학에서 호킹 (Hawking) 방사선의 첫 번째 유효한 시연 일 수있다. Leonhardt는 "블랙홀은 이벤트의 시야에 둘러싸여 있습니다. 수평선은 빛이 더 이상 빠져 나갈 수없는 국경을 표시합니다 호킹 박사는 수평선에서 빛의 양자 광자가 만들어 질 것이라고 예언했습니다. 한 광자가 수평선 바깥에 나타나고 빠져 나갈 수 있었고 그 파트너는 내부에 나타나서 양자 역학에 따르면, 입자는 파동과 관련이 있고, 외부의 광자는 양의 주파수로 진동하는 파동에 속하며, 내부에있는 상대의 파동은 음의 진동수로 진동한다. " 그들의 연구에서 Leonhardt와 그의 동료들은 양수와 음수를 밝혀 냈습니다. 양의 주파수는 적외선이었고 음의 주파수는 자외선이었습니다. 연구자들은 두 가지를 모두 발견하고 Hawking의 이론과 비교했습니다. 그들이 민감한 장비를 사용하여 탐지 할 수 있었던 극히 미세한 자외선은 광학에서 호킹 (Hawking)을 자극 한 최초의 명확한 신호입니다. 이 방사선은 연구자가 펄스를 추적하기 위해 보낸 조사 광선에 의해 자극되기 때문에 '자극'이라고합니다. "우리의 가장 중요한 발견은 아마도 블랙홀은 보통의 빛이 아니지만 광섬유가 광섬유에서 보통의 빛 에 대해하는 것과 매우 흡사하다는 것 "이라고 Leonhardt는 말했다. "호킹 (Hawking) 방사능과 같은 미묘한 양자 현상을 보여주는 것은 쉽지 않습니다. 매우 짧은 펄스, 특별한 섬유, 민감한 장비 및 헌신적 인 학생들의 열심히하는 것입니다.하지만 호킹 방사능은 실제로 이해할 수있는 것입니다." Leonhardt와 그의 동료가 수행 한 연구는 광학 분야에서 호킹 (Hawking) 방사선의 첫 번째 실험실 시연을 제공하기 때문에 물리 분야에 중요한 공헌을했습니다. 연구자들은 또한 광학계를 극한까지 밀어 내면서 이론의 타당성에 대한 자신감을 높였음에도 불구하고 사건의 시야에 대한 유추가 놀라 울 정도로 견고하다는 것을 발견했다. "우리는 이제 다음 큰 도전에 대비하기 위해 설정을 개선해야합니다 : 자연스런 호킹 방사의 관찰"Leonhardt가 말했습니다. "이 경우, 양자 진공의 불가피한 변동을 제외하고는 방사선은 더 이상 자극을받지 않는다. 우리의 다음 목표는 장치를 개선하고 호킹 방사선의 여러 가지 측면을 시험하는 단계이다. " 추가 정보 : 아스피린과 같이 용해되는 블랙홀 : Hawking이 물리학을 어떻게 변화 시켰는가?

추가 정보 : Silke Weinfurtner et al. 아날로그 시스템에서 호킹 방출의 측정, Physical Review Letters (2011). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.106.021302 F. Belgiorno et al. Ultrashort Laser Pulse Filaments의 Hawking 방사, Physical Review Letters (2010). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.105.203901 Ulf Leonhardt. 최근의 양자 호킹 방사능에 대한 질의, Annalen der Physik (2018). DOI : 10.1002 / andp.201700114 Jonathan Drori et al. 광학 아날로그에서 호킹 방사선의 관찰, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.010404 저널 참조 : Physical Review Letters Physics World

https://phys.org/news/2019-01-hawking-laboratory-black-hole-analogues.html#nRlv

.블랙홀을 피하는 방법 : 시뮬레이션은 강력한 플라즈마 제트에 대한 새로운 단서를 제공합니다

Glenn Roberts Jr., Lawrence Berkeley 국립 연구소의 2019 년 1 월 24 일 ,일반 상대 론적 무 충돌 플라즈마 시뮬레이션의 시각화는 회전하는 블랙홀의 이벤트 지평선 근처에서 양전자 밀도를 보여줍니다. 플라즈마 불안정성은 강렬한 전류 영역에서 섬과 같은 구조를 만들어 낸다. 크레딧 : Kyle Parfrey 외 ./Berkeley Lab

블랙홀은 탐욕스런 식욕으로 유명합니다. 그런 맹렬한 사정으로 인해 빛이 마셔지면 빛을 삼키지 못하게됩니다. 그러나 블랙홀 은 우주에서 가장 강력한 디스플레이 중 하나에서 반대쪽으로 우주에 가까운 속도의 플라스마를 분사하면서 회전시에 에너지를 퍼지 하는 방식을 블랙홀 이 이해하고 있다. 이러한 제트기는 수백만 광년 동안 외부로 확장 될 수 있습니다. 미국 버지니아 주립대 학교의 로렌스 버클리 국립 연구소 (Lawrence Berkeley National Laboratory)와 UC 버클리 (UC Berkeley)에서 근무하는 연구자들이 이끄는 새로운 시뮬레이션은 수십 년 전의 이론을 결합하여 플라즈마 제트 의 구동 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공 하여 블랙 홀 ' 강력한 중력장을 지니고 입을 크게 벌리고있다. 이 시뮬레이션은 플라즈마 제트가 형성 되는 지역의 첫 번째 직접 이미지를 제공하도록 설계된 Event Horizon Telescope의 고해상도 관측에 유용한 비교 정보를 제공 할 수 있습니다 . 이 망원경은 우리의 은하계 은하의 중심에있는 블랙홀의 새로운 전망과 다른 초 거대 블랙홀의 상세한 전망을 가능하게합니다. "제트기를 만들기 위해 어떻게 블랙홀의 회전에서 에너지를 추출 할 수 있습니까?" 그는 버클리 연구소의 원자력 과학부 소속 인 아인슈타인 박사후 연구원이었으며 시뮬레이션 작업을 주도한 카일 파프 레이 (Kyle Parfrey)는 말했다. "이것은 오랜 시간 동안의 질문이었습니다." 메릴랜드에있는 NASA 고다드 우주 비행 센터 (NASA Goddard Space Flight Center)의 선임 연구원 인 Parfrey는 Physical Review Letters 에 1 월 23 일자로 발표 된 연구의 수석 저자이며 시뮬레이션 연구에 대해 자세히 설명합니다. 시뮬레이션은 처음으로 블랙홀 주변의 전류가 어떻게 자기장을 비틀어 제트를 형성 하는지를 설명하는 이론을 결합 시켰습니다. 블랙홀의 블랙홀의 지평선을 통과하는 입자가 이벤트의 지평선을 어떻게 지나가는 지 설명하는 별도의 이론을 통해 이론을 통합했습니다 멀리 떨어진 관찰자에게 음의 에너지를 전달하고 블랙홀의 전반적인 회전 에너지를 낮추십시오. 그것은 당신이 칼로리를 얻지 않고 칼로리를 잃게하는 간식을 먹는 것과 같습니다. 블랙홀은 실제로 이러한 "부정적인 에너지"입자에서 슬퍼하는 결과로 질량을 잃습니다.

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이 시뮬레이션은 회전하는 블랙홀 (하단)과 충돌없는 플라즈마 제트 (상단)를 보여줍니다. 시뮬레이션은 전자와 양전자의 밀도, 자기장 선을 보여줍니다. 모든 입자가 구멍과 같은 방향으로 회전해야하는 블랙홀의 "ergosurface"는 녹색으로 표시됩니다. 크레딧 : Kyle Parfrey 외 ./Berkeley Lab

컴퓨터 시뮬레이션은 전자와 양전자 쌍의 생성, 입자의 가속 메커니즘 및 제트 내의 빛 방출을 설명해야하는 플라즈마 젯 론칭과 관련된 복잡한 물리학을 모두 모델링하는 데 어려움이 있습니다. 버클리 연구소는 오랜 역사를 통해 플라즈마 시뮬레이션에 광범위하게 기여해 왔습니다. 플라즈마는 우주에서 가장 흔한 물질 상태 인 하전 된 입자의 가스 같은 혼합물입니다. Parfrey는 제트기를보다 잘 설명하기위한보다 복잡한 시뮬레이션은 플라즈마 물리학의 전문 지식과 일반적인 상대성 이론을 결합해야한다는 것을 깨달았습니다. "나는이 두 가지를 하나로 모으려고 노력하는 것이 좋은시기라고 생각했다. 캘리포니아 주 마운틴 뷰에있는 NASA Ames Research Center의 슈퍼 컴퓨팅 센터에서 수행 된이 시뮬레이션은 충돌이없는 플라즈마의 첫 번째 모델을 제공하는 새로운 수치 기법을 사용합니다.이 기법에서는 하전 된 입자 사이의 충돌이 중요한 역할을하지 않습니다. 블랙홀과 관련된 강한 중력장. 이 시뮬레이션은 자연스럽게 제트를 형성하는 비틀림 자기장을 묘사하는 Blandford-Znajek 메커니즘과 블랙홀에 의해 음 에너지 입자가 휩쓸 리게 될 때 일어나는 현상을 설명하는 Penrose 프로세스로 알려진 효과를 생성합니다. "블랙홀의 회전 에너지를 끌어내는 데 반드시 기여하지는 않지만 펜로즈 프로세스는"제트의 자기장을 뒤틀리는 전류에 직접 연결될 가능성이있다 "고 말했다. Parfrey는 일부 초기 모델보다 더 자세하지만, 그의 팀의 시뮬레이션은 여전히 관측을 따라 잡기가 쉬우 며 시뮬레이션을 수행하는 데 필요한 계산을 단순화하기 위해 어떤면에서는 이상적이라고 지적했습니다. 연구팀은 제트기의 플라즈마 분포와 관측과의 비교를위한 방사선 방출을보다 사실적으로 연구하기 위해 제트기에서 전자 양전자 쌍이 생성되는 과정을 더 잘 모델링하려고한다. 그들은 또한 시뮬레이션의 범위를 넓히고 블랙 홀의 이벤트 수평선 주변에 떠 다니는 물질의 흐름을 추가 계획을 세우고있다. "우리는 전체 문제에 대한보다 일관된 그림을 제공하기를 희망한다"고 그는 말했다.

더 자세히 살펴보기 : 얽힌 자기장은 우주의 입자 가속기에 전력을 공급합니다. 자세한 정보 : Kyle Parfrey 외, Black-Hole Jet Launching의 First-Principles Plasma Simulation, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.035101 저널 참조 : Physical Review Letters :에 의해 제공 로렌스 버클리 국립 연구소

https://phys.org/news/2019-01-black-hole-simulations-clues-powerful.html#nRlv

.물리학 자들은 수퍼 컴퓨터와 인공 지능을 사용하여 블랙홀 합병의 가장 정확한 모델을 만듭니다

https://youtu.be/7Fwu6Mr_45s

2019 년 1 월 24 일, Whitney Clavin 물리학 자들은 수퍼 컴퓨터와 인공 지능을 사용하여 블랙홀 합병의 가장 정확한 모델을 만듭니다. 2 개의 병합되는 블랙홀의 시뮬레이션 된 그림으로 각 약 30 개의 태양 질량. 이것은 블랙홀을 합병하는 것을 자세히 관찰하기 위해 우주선을 여행 할 수 있다면 대략 인간이 보게 될 것입니다. Credit : SXS, SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) 프로젝트 (black-holes.org)

코스모스에서 발생하는 가장 격변적인 사건 중 하나는 두 개의 블랙홀이 충돌하는 것입니다. 거대한 별들의 치명적인 붕괴로 형성된 블랙홀은 엄청나게 컴팩트합니다. 별의 질량이 큰 블랙홀 근처에 서있는 사람은 지구에서보다 약 1 조 배의 중력을 느낄 것입니다. 이 극단적 인 밀도의 두 대상이 나선형으로 합쳐져 우주에서 흔히 발생하는 경우, 우주의 모든 별보다 더 많은 전력을 방출합니다. "30 개의 태양을 가져 와서 하와이 크기의 지역으로 포장 한 다음, 그러한 두 가지 물체를 가져 와서 빛의 속도의 절반으로 가속화하고 충돌 시키십시오. 이것은 자연에서 가장 폭력적인 사건 중 하나입니다."비제이 바르마 (Vijay Varma) , Caltech의 대학원생. Virta와 그의 동료들은 Physical Review Letters 저널의 1 월 11 일호에 실린 새로운 연구에서, 블랙홀 합병의 최종 단계 인 아직 가장 새롭고 거대한 블랙홀이 형성되는시기 인 가장 정확한 컴퓨터 모델을보고합니다. 슈퍼 컴퓨터와 기계 학습 또는 인공 지능 (AI) 도구의 도움을받은이 모델은 궁극적으로 물리학 자들이 아인슈타인의 상대성 이론에 대한보다 정확한 테스트를 수행하는 데 도움이 될 것입니다. "블랙홀 합병 이후 스핀과 매스와 같은 최종 블랙홀의 성질 - 이전에 가능했던 것보다 10 ~ 100 배 정도 정확도가 좋은 것을 예측할 수 있습니다."라고 공동 저자 인 아인슈타인 박사후 연구원 인 데이빗 게로 사 (Davide Gerosa)는 말합니다. Caltech의 이론 천체 물리학 자. "일반적인 상대성 이론의 테스트는 블랙 홀 합병의 최종 상태를 얼마나 잘 예측할 수 있는지에 달려 있기 때문에 중요합니다." 이 연구는 블랙홀 합병에 의해 방출 된 중력파의 최초 직접 탐지를 통해 2015 년에 역사를 만들었던 레이저 간섭계 중력 파 천문대 인 LIGO로 블랙홀 을 연구하려는 더 큰 노력과 관련이있다 . 그 이후로 LIGO는 블랙홀 합병 9 건을 추가로 발견했습니다. 중력파는 우주와 시간의 잔물결이며, 100 년 전에 아인슈타인이 처음으로 예측했습니다. 중력 자체는 일반 상대성 이론에 따르면 시공간 구조의 왜곡입니다. 블랙홀과 같은 거대한 물체가 시공간을 통해 가속화되면 중력파가 생성됩니다. LIGO와 그 데이터를 분석하는 수천 명의 과학자들의 목표 중 하나는 블랙홀 충돌의 물리학을 더 잘 이해하고 이러한 데이터를 사용하여 아인슈타인의 일반 상대성 이론 이 이러한 극한 상황에서도 여전히 유효 한지 여부를 평가하는 것 입니다. 이론의 붕괴는 아직 상상조차하지 못한 새로운 유형의 물리학에 대한 문호를 열어 줄 것입니다. 그러나 블랙홀 충돌과 같은 거대한 사건의 모델을 만드는 것은 어려운 작업으로 판명되었습니다. 충돌하는 블랙홀이 최종 합병 직전 몇 초 만에 서로 가까워지면서 중력장과 속도가 극단적으로 바뀌고 수학은 표준 분석 방법에 비해 너무 복잡해집니다. "이러한 소스를 모델링 할 때 블랙홀이 서로를 향해 나선형이 될 때 합병 초기 단계에서 아인슈타인의 방정식을 풀기 위해 펜 - 앤드 방식을 사용할 수 있습니다."라고 바르마 (Varma)는 말합니다. "그러나 이러한 계획은 합병 근처에서 무너진다. 일반적인 상대성 이론의 방정식을 사용한 시뮬레이션은 합병 과정의 결과를 정확하게 예측할 수있는 유일한 수단이다." 그것은 슈퍼 컴퓨터가 도움을주는 곳입니다. 팀은 Sherte Fairchild Foundation이 지원하는 Caltech의 Wheeler 슈퍼 컴퓨터와 Supercomputing Applications의 국립 센터 (NCSA)의 Blue Waters 슈퍼 컴퓨터를 사용하여 Simulation eXtreme Spacetimes (SXS) 그룹이 이전에 실행 한 거의 900 개의 블랙홀 합병 시뮬레이션을 활용했습니다. )에서 일리노이 대학의 어 바나 - 샴페인. 시뮬레이션에는 20,000 시간의 계산 시간이 소요되었습니다. Caltech 과학자들의 새로운 기계 학습 프로그램 또는 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 배웠으며 최종 모델을 만드는 데 도움이되었습니다. Varma는 "새로운 모델을 만들었으므로 몇 달이 걸릴 필요가 없습니다. "새 모델은 합병의 최종 상태에 대한 답변을 밀리 초 단위로 제공 할 수 있습니다." 연구진은 LIGO 및 기타 차세대 중력파 탐지기가 점점 더 정확 해짐에 따라 몇 년 안에 그들의 모델이 특히 중요 할 것이라고 말합니다. "향후 몇 년 내에 중력파 탐지기는 잡음이 적습니다."라고 Gerosa는 말합니다. "최종 블랙홀 특성의 현재 모델은 그 단계에서 충분히 정확하지 않을 것이며 새로운 모델 이 실제로 도움이 될 수 있습니다." 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters) 연구는 "고정밀 질량, 일반적인 블랙홀의 스핀, 그리고 반동 예측라는 제목 합병 잔재." 추가로 탐색하십시오 : 과학자들은 가장 큰 알려진 블랙홀 충돌을 감지합니다 . 추가 정보 : Vijay Varma et al. 일반 블랙 홀 합병 잔여 물에 대한 고정밀 질량, 스핀 및 리콜 예측, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / physrevlett.122.011101 , https://arxiv.org/abs/1809.09125 저널 참조 : Physical Review Letters

https://phys.org/news/2019-01-physicists-supercomputers-ai-accurate-black.html#nRlv

.삽으로 현미경을 사용합니까? 연구원들이 그것을 파헤 치다

2019 년 1 월 26 일, 코네티컷 대학교 , BiFeO3 / SrRuO3 / DyScO3 박막 헤테로 구조의 TAFM. 학점 : National Academy of Sciences (2019)의 진행. DOI : 10.1073 / pnas.1806074116

친숙한 도구를 사용하여 결코 의도 된 적이없는 방법으로 재료를 탐색하는 완전히 새로운 방법을 열어 놓았습니다. UConn 연구원 은 국립 과학 아카데미 (National Academy of Science)에서 발표했습니다 . 그들의 구체적인 발견은 언젠가 훨씬 더 에너지 효율적인 컴퓨터 칩을 만들 수 있지만, 새로운 기술 자체는 광범위한 재료에서 새로운 발견을 열 수 있습니다. AFM (Atomic Force Microscope)은 표면을 가깝게 가깝게 만지지 만 재료를 가로 질러 매우 날카로운 팁을 끕니다 . 팁은 표면이있는 곳 에서 물질에 의해 생성 된 전기 및 자기력을 감지 할 수 있습니다 . 체계적으로 앞뒤로 통과시킴으로써 연구원은 관측자가 체계적으로 토지를 가로 질러 영토를 매핑하는 것과 같은 방법으로 물질의 표면 특성을 매핑 할 수 있습니다. AFM은 물질의 구멍, 돌출부 및 특성을 소금 한 조각보다 수천 배 작은 스케일로 표시 할 수 있습니다. AFM은 표면을 조사하도록 설계되었습니다. 대부분의 경우, 사용자는 팁으로 재료를 실제로 부딪치지 않도록 매우 열심히 노력합니다. 재료의 표면을 손상시킬 수 있기 때문입니다. 그러나 때때로 그것은 일어난다. 몇 년 전 대학원생 인 Yasemin Kutes와 Justin Luria는 우연히 샘플을 파헤 치면서 재료 과학 및 공학 교수 인 Brian Huey의 연구실에서 태양 전지를 연구했습니다. 처음에는 자극적 인 실수라고 생각하면서 Kutes가 실수로 파낸 도랑 깊숙이 AFM 팁을 붙였을 때 재료의 성질이 다르게 보였습니다. Kutes와 Luria는 그것을 추구하지 않았다. 그러나 다른 대학원생 제임스 스테프 스 (James Steffes)는이 아이디어를 더 자세히 보도록 영감을 받았습니다. 의도적으로 정발과 같은 AFM 팁을 사용하고 재료를 파고 들어 본다면 어떻게 될까요? 그것은 전기 속성과 자기 속성을 레이어별로 매핑 할 수 있으며 2-D로 표면을 매핑 한 것과 같은 방식으로 소재의 속성을 3D 그림으로 구성 할 수 있습니까? 그리고 속성은 재료 내에서 어떤 다른 깊이 보입니까? Steffes, Huey 및 그들의 동료는 PNAS 에서보고합니다.예, 그렇습니다. 그들은 비스무스 페라이트 (BiFeO3)의 샘플을 파 냈다. Multiferroics는 동시에 다중 전기 또는 자기 특성을 가질 수있는 재료입니다. 예를 들어, 비스무트 페라이트는 반 자기 - 자기장에 반응하지만 전반적으로 북극 또는 남극과 강유전성을 나타내지 않으므로 전기 분극을 전환 할 수 있습니다. 이러한 강유전성 재료는 일반적으로 도메인이라고하는 작은 섹션으로 구성됩니다. 각 도메인은 모두 양극 단자가 같은 방향으로 정렬 된 배터리 클러스터와 같습니다. 해당 도메인의 양쪽에있는 클러스터는 다른 방향으로 향하게됩니다. 그들은 컴퓨터 메모리에 매우 귀중한데, 그 이유는 컴퓨터가 도메인을 뒤집을 수 있고, 자료에 '쓰기' 재료 과학자가 비스무트 페라이트에 관한 정보를 읽거나 쓸 때, 보통 표면에서 일어나는 일을 볼 수 있습니다. 그러나 그들은 표면 아래에서 어떤 일이 일어나는지 알고 싶어합니다. 그것이 이해된다면, 재료를보다 효율적으로 작동하는 컴퓨터 칩으로 가공하여 오늘날 사용 가능한 것보다 적은 에너지를 사용할 수 있습니다. 이는 전체적인 에너지 소비에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이미 미국에서 소비되는 전기의 5 %가 컴퓨터를 가동하는 데 사용됩니다. 알아 내기 위해 Steffes, Huey 및 나머지 팀은 AFM 팁을 사용하여 비스무트 페라이트 필름을 세밀하게 파고 인테리어를 한 장씩 그려 냈습니다. 그들은 개별 도메인을 항상 아래로 매핑하여 표면에 항상 보이지 않는 패턴과 속성을 노출시킬 수 있음을 발견했습니다. 때로는 도메인이 사라질 때까지 좁혀 지거나 y 모양으로 분리되거나 다른 도메인과 병합됩니다. 아무도 전에 이런 방식으로 물질 내부를 볼 수 없었습니다. 그것은 계시 적이었습니다. 이전에 2-D 엑스레이 만 읽을 수 있었을 때 뼈에 대한 3D CT 스캔을 보는 것과 같습니다. "전 세계적으로 30,000 개의 AFM이 이미 설치되어 있으며, 그 중 상당수가 2019 년 AFM으로 3D 매핑을 시도 할 것입니다. 우리 공동체가 지금까지 전체 표면을 긁어 모으고 있음을 깨달을 때"라고 Huey는 예측했다. . 그는 또한 3 차원 맵핑이 그들의 재료에 대해 작동하는 것으로 입증되면 더 많은 실험실에서 AFM을 구입할 것이라고 생각하며 일부 현미경 제조업체는 3 차원 스캐닝을 위해 특별히 AFM을 설계하기 시작할 것입니다. Steffes는 UConn을 졸업하고 Ph.D. 현재 컴퓨터 칩 제조업체 인 GlobalFoundries에서 근무하고 있습니다. Intel, muRata 및 다른 지역의 연구원들은 그룹이 비스무트 페라이트에 대해 알아 낸 것들이 다음 세대의 컴퓨터 칩을 만들기위한 새로운 재료를 찾고있을 때 흥미를 끈다. 한편 Huey 팀은 AFM을 사용하여 콘크리트에서부터 뼈, 컴퓨터 구성 요소에 이르기까지 모든 종류의 재료를 파헤 치고 있습니다. "학계와 기업 파트너들과 함께, 우리는 더 나은, 더 적은 에너지를 사용하는이 물질을 설계 성능을 최적화하고 신뢰성 향상하는 방법을 이해하는 새로운 통찰력을 사용할 수있는 수명을-그 무엇의 예입니다 재료를 매일 수행하기 위해 노력 과학자 "휴이는 말한다. 탐구 : 세라믹의 자기 적 특성과 구조의 상관 관계

더 자세한 정보 : James J. Steffes 외, 단층 촬영 원자력 현미경에 의한 BiFeO3에서의 강유전성의 두께 스케일링 , National Academy of Sciences (2019)의 절차. DOI : 10.1073 / pnas.1806074116 저널 참조 : 국립 과학 아카데미 회보 곁에 제공하는 : 코네티컷의 대학

https://phys.org/news/2019-01-microscope-shovel.html