물리학 자들이 우주가 우주를 지배하는 이유를 밝힙니다

.英하원서 발언하는 메이…"EU에 브렉시트 6월말까지 연기 공식 요청"

(런던 AFP=연합뉴스) 테리사 메이 영국 총리가 20일(현지시간) 런던 국회의사당에서 열린 하원 '총리 질의응답'에 참석, 발언하고 있다. 메이 총리는 이 자리에서 오는 29일로 예정된 브렉시트 시점을 6월 30일까지로 연기할 것을 요청하는 서한을 도날트 투스크 유럽연합(EU) 정상회의 상임의장에게 발송했다고 밝혔다. ymarshal@yna.co.kr

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One Day - Gary Moore

 

 

.물리학 자들이 우주가 우주를 지배하는 이유를 밝힙니다

 

2019 년 3 월 21 일, 시러큐스 대학 , CP 대칭 변환은 반 입자의 대칭 이미지로 입자를 교체합니다. LHCb와의 협력은 D0 중간자 (오른쪽의 큰 구체로 표시)와 반물질 인 반 (反) D0 (왼쪽의 큰 구체), 다른 입자 (작은 구체 ). 고장의 범위는 각 경우의 붕괴 수의 차이로부터 추론되었습니다 (설명을위한 수직 바). 크레딧 : CERN

시러큐스 대학 (Shracuse University)의 예술 및 과학 대학 (College of Arts and Sciences)의 물리학 자들은 매크 쿼크 (charmed quark)가 함유 된 초미립자에 대해 물질과 반물질이 다르게 붕괴된다는 사실을 확인했습니다. 쉘돈 스톤 (Sheldon Stone) 저명한 교수 는 이상한 쿼크 또는 뷰티 쿼크가있는 입자에서 이전에 물질 - 반물질 비대칭 이 관찰 되었지만 그 발견이 첫 번째라고 말했습니다 . 그와 대학의 고 에너지 물리 (HEP) 연구 그룹의 구성원은 처음으로 측정하고 99.999 %의 확신을 가지고, 방식 D의 차이 0 중간자와 반 D 0 중간자는보다 안정적인 부산물로 변환. Mesons은 하나의 쿼크 와 하나의 antiquark 로 구성된 원자 입자 로서 강한 상호 작용에 의해 결합되어 있습니다. 스위스 제네바에서 열린 CERN 연구소의 대형 Hadron Collider beauty (LHCb) 실험에 공동 작업을 수행 한 스톤 (Stone)은 " 반물질 비대칭 을 측정하기위한 많은 시도가있어 왔지만 지금까지 아무도 성공하지 못했다. "이것은 반물질 연구의 이정표입니다." 연구 결과는 기본 입자가 서로 상호 작용하는 방법을 설명하는 표준 모델을 뛰어 넘는 새로운 물리학을 나타낼 수도 있습니다. "그때까지, 우리는 덜 난해한 방법으로 관찰을 설명하기위한 이론적 인 시도를 기다릴 필요가있다"고 그는 덧붙였다. 물질의 모든 입자는 대응하는 반 입자를 가지며, 모든면에서 동일하지만 반대의 전하를 띤다. 예를 들어, 수소 및 수소 원자의 정밀 연구는 십억 분의 소수 자리와 유사한 점을 보여줍니다. 물질과 반물질 입자가 접촉하게되면, 약 140 억년 전 빅뱅에서 일어난 것과 비슷한 에너지 폭발로 서로를 소멸시킵니다. "그래서 우리 주위의 우주에서 자연적으로 발생하는 반물질이 거의 존재하지 않습니다."라고 미국 물리 물리 학회 (American Physical Society)의 연구원이 실험 입자 물리학에서 WKH Panofsky 상을 수여했습니다. 스톤의 마음에 관한 질문은 물질과 반물질의 동등하지만 반대되는 성질을 포함한다. "우주가 태어날 때 같은 양의 물질과 반물질이 존재하게되면, 순수한 에너지가 남겨져야만했습니다. 분명히 그런 일은 없었습니다."그는 삼가면서 말했습니다. 따라서 Stone과 LHCb의 동료들은 물질이 왜 그렇게 널리 퍼져 있는지 이해하기 위해 물질과 반물질의 미묘한 차이를 찾고 있습니다. 과학자들이 세계에서 가장 크고 가장 강력한 가속기 인 LHC (Large Hadron Collider)에서 양성자를 함께 분쇄하여 반물질을 생성하는 CERN의 해답을 찾을 수 있습니다. LHC가 생성하는 에너지가 많을수록 충돌하는 동안 입자 및 반 입자가 더 커집니다.

스위스의 대형 Hadron Collider (LHC)는 세계에서 가장 크고 강력한 입자 가속기입니다. 크레딧 : CERN

시라큐스의 HEP 그룹의 박사후 연구원 인 이반 폴리 아 코프 (Ivan Polyakov)와 같은 과학자들이 입자 성분을 찾아내는 것은 이러한 충돌의 파편에 있습니다. "우리는 세계에서 반물질이 보이지 않으므로 인위적으로 생산해야합니다."라고 그는 말합니다. "이 충돌의 데이터는 우리가 불안정한 입자의 부식과 변형을보다 안정한 부산물로 매핑 할 수있게 해줍니다." HEP는 물질의 구성 요소 인 quarks- 기본 입자 에 대한 선구적인 연구로 유명합니다 . 쿼크에는 여섯 가지 유형이나 풍미가 있지만 과학자들은 대개 상하로, 매력 / 이상하고 위 / 아래로 쌍으로 이야기합니다. 각 쌍에는 해당 질량 및 분수 전자 전하가 있습니다. 뷰티 쿼크 ( "LHCb"의 "b") 외에도 HEP는 매력적인 쿼크에 관심이 있습니다. 그것의 상대적으로 높은 질량에도 불구하고, 매혹적인 쿼크는 좀 더 안정된 것으로 쇠퇴하기 전에 일시적으로 존재합니다. 최근 HEP는 동일한 입자의 두 가지 버전을 연구했습니다. 하나의 버전은 매혹적인 쿼크 (quark)와 안티 쿼크라고 불리는 업 쿼크 (up quark)의 반물질 버전을 포함하고 있습니다. 다른 버전에는 반대로 매력 쿼크 및 높은 쿼크가 있었다. LHC 데이터를 사용하여 그들은 두 가지 버전의 입자를 모두 수천만 개로 식별하고 각 입자가 새로운 부산물로 붕괴 한 횟수를 계산했습니다. "가능한 두 가지 결과의 비율은 두 입자 세트 모두에서 동일해야하지만 비율이 10 % 정도 차이가 나는 것으로 나타났습니다."라고 Stone은 말합니다. "이것은 매끄러운 물질과 반물질 입자가 완전히 상호 교환 할 수 없다는 것을 증명합니다." Polyakov는 다음과 같이 덧붙입니다. "입자는 외부에서 똑같아 보이지만 내부에서는 다르게 행동합니다. 이것은 반물질의 수수께끼입니다." 물질과 반물질이 다르게 행동한다는 생각은 새로운 것이 아닙니다. 이상한 쿼크와 바닥 쿼크가있는 입자에 대한 이전의 연구가 이와 같이 확인되었습니다. Stone이 결론 지었을 때,이 연구는 누군가가 비대칭 인 매력적인 quarks를 가진 입자 를 목격 한 것은 처음이다 : "그것은 역사서를위한 것이다."

추가 정보 : CERN : 연구는 물리학의 가장 큰 미스테리 중 하나 인 빛에 대한 대들보 - 반물질보다 더 중요한 이유 추가 정보 : 매력에있는 CPCP 위반의 관측, cds.cern.ch/record/2668357/ 매력 입자 붕괴에 대한 CP 위반 발견, lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-p ... elcome.html # CPVcharm 제공 : Syracuse University 

https://phys.org/news/2019-03-physicists-reveal-dominates-universe.html#nRlv

 

 

.인간의 적혈구 현탁액에서 광학력에 의해 유도되는 자기 안내 광선

2019 년 3 월 21 일 Thamarase Jeewandara, Phys.org 기능 . 빛의 효과적인 도파관을 형성하는 광학력의 작용으로 안과 앞으로 움직이는 적혈구 (RBC)의 애니메이션. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1

의료 이미징을위한 새로운 광자 도구는 theranostic 응용 프로그램에 대한 인간의 혈액 레이저 광선의 비선형 동작을 이해하는 데 사용할 수 있습니다 . 빛이 생물학적 유체에 들어가면 빠르게 흩어 지지만, 일부 세포 현탁액은 레이저 광선에 비선형 반응 을 유도 하여자가 집중하고 질병의 정량화 할 수있는 마커로서 생물 의학 응용 분야에서 빛의 침투력을 향상시킬 수 있습니다. Light : Science and Applications에 실린 최근 연구에서, Rekha Gautam과 샌프란시스코 주립 대학의 동료들과 동료들의 국제 팀은 적혈구의 현탁액을 통해 빛나는 레이저 광선이 "스스로 갇혀"있게 될 수 있음을 보여주었습니다. 이 공정은 빛의 산란을 감소시켜 생물학적 샘플 내에서 레이저 광의 빔의 파워를 유지합니다. 관찰 된 비선형 성은 삼투 조건과 표본의 나이에 달려있다 . 과학자들은 겸상 적혈구 빈혈 이나 말라리아 진단 에이 기술을 사용하도록 제안했다 . 혈액 세포 의 크기와 모양에 영향을 미치는 질병 . 삼투 조건은 질병 분석 중에 중요한 인간 적혈구 (RBC)의 특성에 중요한 역할을합니다. 지난 10 년간 수 많은 노력들이 다양한 삼투압 용액에 현탁 된 적혈구의 생체 역학적 특성 연구에 초점을 맞추어 왔습니다. 현재 연구에서, Gautam et al. 3 가지 다른 삼투 용액 / 조건을 통해 레이저 빔 의 자체 트래핑 및 비 산란 비선형 전파를 결정했습니다 . 결과는 광학 비선형 성의 강도가 세포의 삼투압에 따라 증가 함을 보여 주었다. 흥미롭게도, 세포가 용해 된 노인 혈액 샘플에서 비선형 행동은 유리 헤모글로빈 의 존재로 인해 현저하게 달랐다 . 실험적 관찰을 설명하기 위해, Gautam et al. 광 학력 매개 비 국부 비선형 성을 가진 이론적 모델을 사용했다 . 흩어져있는 부드러운 생물학적 물질을 통한 가벼운 자기 유도에 대한 현재 연구는 비 침습적 생물 의학 영상 및 의학 진단을위한 새로운 광자 도구를 도입 할 수 있습니다. 

서로 다른 삼투 조건 하에서 인간 RBC 현탁액을 통해자가 트래핑 빛. a-c (a) isotonic, (b) hypotonic 및 (c) hypertonic suspensions에서의 빔 동역학의 예. d 셀프 트랩 된 빔의 측면 이미지. e-g 레이저 빔의 선형 회절 및 강한 산란을 보여주는 저출력에서 관측 된 출력 강도 패턴. i-k 비선형 자기 트래핑으로 인해 빔 위치를 나타내는 고전력에서의 해당 패턴. h, l (g, k)에 각각 대응하는 강도 패턴의 3D 플롯. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1.

사람의 적혈구는 대부분의 세포 기관과 달리 핵이 없으므로 공간적으로 균일 한 굴절률 을 갖는 디스크 모양의 가단성 세포이며 정맥 및 미세 모세 혈관을 통과하는 특유의 변형 가능성을 보여줍니다. 모양의 변화는 RBC를 조정 가능한 광학 유체 마이크로 렌즈로 사용하기 위해 주변 액체 버퍼의 삼투압을 수정함으로써 촉발 될 수 있습니다. 적혈구의 광학 특성은 적혈구의 굴절률 이 적혈구 건조 분량의 가장 큰 부분 인 헤모글로빈 (Hb)에 의해 결정되는 체외 및 체외 질병 진단에 중요합니다 . 그 결과, 삼투 조건의 변화로 인해 세포 부피가 감소하면 굴절률이 증가한다 . 겸상 적혈구 빈혈 , 말라리아 및 패혈증과 같은 병태 생리 상태 는 종종 적혈구의 물리적 특성, 모양 및 크기와 밀접한 관련이 있습니다. 변화하는 굴절률과 세포 모양의 근본적인 특징은 적혈구가 다른 삼투압 환경의 변화에 ​​반응 할 수있게하여 산란광을 연구 하는 이상적인 후보자로 만듭니다 . 현재 연구에서, Gautam et al. RBC 현탁액을 산란시킴으로써 1 센티미터의 전파 거리에 걸쳐 비선형 자기 트래핑을 보였다. 그들이 레이저 빔의 파워를 증가 시켰을 때, 그들은 광학 공간 solitons 과 매우 흡사하게 3 가지 삼투 조건 모두에서 빔을 극적으로 자기 중심으로 보였다.(비선형 자기 트랩 된 웨이브 패킷). 세포 밀도와 형태에 따라 변화하는 광 학력 은 특정 질병의 특정 단계에 따라 다양한 세포를 분류 하는 비 침습적 도구를 제공 할 수 있습니다 . 

 

UPPER PANEL : 표준화 된 전송 및 출력 빔 크기를 입력 전력의 함수로 나타냅니다. a 완충 용액의 새로운 RBC 현탁액에서의 정규화 된 투과율 및 b 출력 빔 크기 변화의 측정. 시안 (삼각형) 곡선은 RBC가없는 PBS 배경 용액에서 얻은 결과를 기준으로 나타내 었으며 이는 완충액 자체에서 빔의 자기 작용을 감지 할 수 없음을 나타냅니다. 파란색 (원형), 빨간색 (사각형) 및 녹색 (다이아몬드) 곡선은 (b)의 오차 범위가 음영 영역으로 표시된 고 삼투압, 등장 성 및 저 자극 용액에서 RBC 현탁액으로 얻은 데이터를 각각 보여줍니다. c 동일한 혈액 샘플에서의 결과이지만 RBC가 2 주 동안 냉장고에 보관 된 후, 비선형 초점에서 비선형 초점이 극적으로 향상됩니다. LOWER : 옵티컬 핀셋으로 삼투압 조건을 달리 한 적혈구의 광학 구배 력. a-c 현미경으로 관찰 할 때 각각 960 nm 레이저 광선 (점선 된 녹색 원으로 표시된 위치)으로의 적혈구 운동의 스냅 샷을 등장 성, 저 삼투압 및 고조 성 용액으로 나타냅니다. 빨간색 화살표는 방향 셀 이동을 보여줍니다. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1. 광학적 핀셋으로 삼투압 조건을 달리하여 적혈구의 광학 구배 힘 a-c 현미경으로 관찰 할 때 각각 960 nm 레이저 광선 (점선 된 녹색 원으로 표시된 위치)으로의 적혈구 운동의 스냅 샷을 등장 성, 저 삼투압 및 고조 성 용액으로 나타냅니다. 빨간색 화살표는 방향 셀 이동을 보여줍니다. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1. 광학적 핀셋으로 삼투압 조건을 달리하여 적혈구의 광학 구배 힘 a-c 현미경으로 관찰 할 때 각각 960 nm 레이저 광선 (점선 된 녹색 원으로 표시된 위치)으로의 적혈구 운동의 스냅 샷을 등장 성, 저 삼투압 및 고조 성 용액으로 나타냅니다. 빨간색 화살표는 방향 셀 이동을 보여줍니다. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1. a-c 현미경으로 관찰 할 때 각각 960 nm 레이저 광선 (점선 된 녹색 원으로 표시된 위치)으로의 적혈구 운동의 스냅 샷을 등장 성, 저 삼투압 및 고조 성 용액으로 나타냅니다. 빨간색 화살표는 방향 셀 이동을 보여줍니다. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1. a-c 현미경으로 관찰 할 때 각각 960 nm 레이저 광선 (점선 된 녹색 원으로 표시된 위치)으로의 적혈구 운동의 스냅 샷을 등장 성, 저 삼투압 및 고조 성 용액으로 나타냅니다. 빨간색 화살표는 방향 셀 이동을 보여줍니다. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1. d-f (a-c)에 따라 세 가지 정지 상태에서 단일 RBC의 트랩 강성 κx를 보여주는 파워 스펙트럼 분석. 여기서 수직 점선은 코너 주파수 fc를 나타냅니다. (f)의 삽 입은 기울기 힘의 작용하에 트랩으로 움직이는 단일 RBC를 보여줍니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1.

과학자들은 실험을 위해 익명의 기증자로부터 혈액 샘플을 채취했습니다. 첫 번째 실험에서 그들은 532 nm 파장의 선형 편광 된 연속파 (CW) 레이저 빔을 사용했다. 그들은 이전에 설명한 것처럼 다양한 삼투 조건에서 RBC 현탁액으로 채워진 3cm 길이의 유리 큐벳에 빛을 집중시켰다 . 그들은 CCD 카메라와 전력 검출기를 사용하여 샘플의 선형 및 비선형 출력을 모니터링하고 Beamview 프로그램을 사용하여 빔 직경을 측정했습니다 . 빔은 처음에는 10mW의 저출력으로 정상적으로 회절하였고 이후 비 구형의 적혈구의 무작위 분포로 인해 강한 산란을 경험했습니다. Gautam et al. 입력 빔 파워의 함수로서 정규화 된 레이저 전송 (출력 / 입력 전력)을 측정했다. 에서는 저장성 용액들은 적혈구 물 대 헤모글로빈 비율이 증가할수록 세포의 유효 굴절률이 감소는 "팽윤"상태에 주목했다. 대조적으로, 고주파수 솔루션에서 과학자들은 적혈구가 수축되고 수분 대 Hb 비율이 감소함에 따라 유효 지수가 증가한다는 사실을 관찰했습니다. 제 3의 등장액 에서, 세포는 RBC가 중간 거동을 나타내는 "정상"상태를 나타냈다. 2 주 후에 동일한 혈액 샘플을 사용하여 실험을 수행했을 때, 과학자들은 비주파수 솔루션이 비선형 초점을 극적으로 향상시키는 다른 결과를 주목했습니다. 

 

 

RBC와 같은 현가 장치에서 광학력에 의해 유도 된 비선형 빔 역학 시뮬레이션 a-c 빔 크기 (FWHM)는 350 mW의 입력 전력을 사용하는 수치 시뮬레이션을 통해 얻은 산란력과 산란력의 함수로 변화하며, 임의의 산란 효과를 무시합니다. 여기에서 기울기 또는 산란 중 하나가 빔 크기의 변화를 관찰합니다 힘은 "꺼집니다". d, f 낮은 빔 밀도 (d, e) 및 높은 빔 밀도 (f, g)에서 RBC와 같은 랜덤 분산 매체를 통해 전파 한 후의 빔 전파 및 e, g에 해당하는 출력 횡단 강도 패턴의 측면도. 빔 측면도 및 출력 강도 패턴은 각각의 최대 입력 파워에 대해 표준화됩니다. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1.

실험의 두 번째 세트에서 과학자들은 적혈구의 광학 구배 힘을 측정 하기 위해 집에서 만든 광학 집게 시스템을 사용했습니다. Gautam et al. 집광 렌즈로 트랩 된 셀에서 전방 산란광을 수집 한 다음 위치 감지 감지기 (PSD)에 초점을 맞 춥니 다 . 그들은 세 가지 솔루션에서 강성과 구배 힘을 계산했습니다. 측정을 단순화하기 위해 Gautam et al. (hypotonic and hypertonic) 적혈구를 디스크 모양의 대상으로 삼았다. 그들은 960 nm 레이저 빔을 사용하여 설정 한 두 가지 목표를 가진 현미경과 함께 세 가지 솔루션의 셀 이동을 기록하는 CCD 카메라를 사용했습니다. 결과는 브라운 운동 에 대한 세포의 움직임을 설명했다.셀의 상태 (모양, 크기) 및 빔 포획 능력에 기초한 광학력의 작용하에 수행된다. Gautam et al. Langevin 방정식 을 사용하여 포획 력을 예측하고 그 힘이과 항성> 등장 성 (isotonic> hypotonic) 조건의 추세를 따랐다. 과학자들은 광학 힘 중재 비선형 성의 물리학을 이해하기 위해 생물학적 연질 물질에서 비선형 빔 전파를 모의하는 모델을 개발했다. 그들은 확산 - 이류 방정식 (diffusion-advection equation)을 사용하여 입자 농도 분포의 시간 변화를 모델링 하고 빔 전파 방향을 따라 입자를 밀어내는 전방 산란력 의 존재를 고려했다, 광학 구배 힘과 함께. Gautam et al. 다른 버퍼 조건 하에서 비선형 자기 집중 효과를 시뮬레이션하기 위해 다양한 그래디언트 및 산란 힘 파라미터에 대한 빔 크기의 변화를 계산했습니다. 그들은 광학적 비선형 성 을 변화시키는 광학력의 변화하는 크기에 대해 설명 할 수있는 다양한 삼투 조건 하에서 RBC의 변화하는 크기, 부피 및 굴절률을 기록했다 . 시뮬레이션 된 결과는 실험적 관찰과 질적으로 일치했다. 

물에서 용해 된 RBC (자유 헤모글로빈)의 비선형 광학 반응. 4 개의 다른 농도에 대한 Hb 용액을 통한 입력 전력의 함수로서 출력 빔 크기. 4 개의 곡선 (Hb1-Hb4)에 대한 적혈구 농도는 mL 당 2.4, 5.1, 8.6 및 15.0 백만개의 세포입니다. 빔의 비선형 자기 집속은 고농도의 Hb에 대해 ~ 100 mW에서 발생하지만, 이후 높은 강도에서 열 디 포커싱 링으로 확장됩니다. b-e 낮은 (d, e) 및 높은 (b, c) 농도에 대해 자체 트랩 된 빔 (b, d) 및 열팽창 된 빔 (c, e)에 대해 취해진 일반적인 출력 횡단 강도 패턴. 크레딧 : Light : 과학 및 응용 분야, doi : 10.1038 / s41377-019-0142-1

이러한 방식으로, Gautam et al. 는 3 가지 다양한 완충 용액에 현탁 된 인간 RBC에서 비선형 빔 전파를 연구했습니다. 그들은 RBC가 완충 용액을 기반으로 화학적으로 제어 될 수있는 강한 자기 집중 비선형 성을 나타냄을 발견했습니다. 따라서 그들은 신선한 혈액 샘플에서 세포 외부의 삼투압과 증가 된 삼투압을 통해 광학 비선형 성을 조정할 것을 제안합니다. 시료가 숙성 될 때, 용해 된 적혈구로부터의 자유 헤모글로빈은 관측 된 광학적 비선형 성에서 적극적인 역할을하고, 저 삼투압 상태에서의 비선형 반응을 향상시켰다. 직접 비디오 현미경 및 광 집게 측정을 사용하여 과학자들은 비대칭 조건에서 적혈구에 대한 빔 포획 력이 가장 크고 저 자극 솔루션에서는 가장 약한 것으로 나타났습니다 . 과학자들은 관찰 된 실험 효과를 검증하기위한 이론적 모델을 도입했습니다. 이 연구는 혈액 관련 질환에 대한 레이저 치료 요법의 발전에있어 매우 유망한 결과로 진단 도구 개발에 새로운 시각을 제시 할 것 입니다.

더 자세히 살펴보기 : 불투명 한 미디어를 통한 새로운 형태의 레이저 광선 누설 자세한 정보 : Rekha Gautam 외. 인간의 적혈구 현탁액에서 광학력에 의해 유도 된 비선형 성 및 자체 유도 기능, Light : Science & Applications (2019). DOI : 10.1038 / s41377-019-0142-1 IM Vellekoop et al. 완벽한 포커싱을위한 무질서 개발, Nature Photonics (2010). DOI : 10.1038 / nphoton.2010.3 Roarke Horstmeyer et al. 생물학적 조직에 빛을 집중시키기위한 Guidestar-assisted wavefront-shaping 방법, Nature Photonics (2015). DOI : 10.1038 / nphoton.2015.140 구조화 된 라이트에 대한 로드맵. 저널 오브 옵틱스 . iopscience.iop.org/article/10. ... 978 / 19 / 1 / 013001 / 메타 저널 참조 : Nature Photonics Light : 과학 및 응용 https://phys.org/news/2019-03-optical-force-induced-self-guiding-human

 

 

.ATLAS 실험은 빛의 산란을 관찰합니다

2019 년 3 월 20 일, ATLAS 실험 ,ATLAS 이벤트 디스플레이는 전자기 칼로리 미터 (녹색)에있는 두 광자의 에너지 침전물을 반대쪽에 표시하고 탐지기에서 빛에 의한 산란의 깨끗한 서명 인 다른 활동이 없음을 보여줍니다. 크레디트 : ATLAS 협업 / CERN

빛에 의한 산란은 2 개의 광자가 상호 작용하여 다른 광자 쌍을 생성하는 매우 드문 현상입니다. 이 과정은 전자기학의 양자 이론 인 양자 전기 역학 (QED)의 초기 예측 중 하나였으며 고전 물리 이론 (Maxwell 's electrodynamics 이론과 같은)에 의해 금지되었습니다. 고 에너지에서의 빛에 의한 산란 에 대한 직접적인 증거 는 대형 Hadron Collider (LHC)가 두 번째 데이터 수집 기간 (Run 2)을 시작할 때까지 수십 년 동안 파악하기 힘든 것으로 입증되었습니다. LHC의 납 이온 충돌은 빛에 의한 산란을 연구 할 수있는 독창적 인 깨끗한 환경을 제공합니다. 매우 높은 에너지로 가속되는 뭉치의 납 이온은 엄청난 양의 광자로 둘러싸여 있습니다. 사실, 모든 전자가 제거 된 납 원자의 많은 82 개의 양성자로부터의 일관된 작용은 (LHC의 납 이온의 경우와 같이) 전자기장이 최대 10 25 미터 당 볼트. 두 개의 납 이온이 ATLAS 검출기의 중심에서 서로 가깝게 지나갈 때, 납 이온 반경의 두 배보다 큰 거리에있을 때, 이들 광자는 납 이온과의 더 이상의 상호 작용없이 서로 상호 작용하고 산란 할 수 있습니다. (훨씬 더 강한) 강한 힘 의 도달은 단일 양성자의 반경에 묶여있다. 이러한 상호 작용을 울트라 주변 장치 충돌이라고합니다. 2017 년 Nature Physics 에 발표 된 결과 에서 CERN의 ATLAS 실험은 2015 년에 기록 된 납 - 납 충돌 데이터에서 빛에 의한 빛의 산란에 대한 13 가지 후보 사건을 발견했습니다. 이는 배경 과정에서 예상되는 2.6 가지 사건에 대한 것입니다. 이 결과의 해당 중요성은 4.4 표준 편차였습니다. 이는 고 에너지 빛에 의한 산란 의 첫 번째 직접적인 증거입니다 . 2019 년 3 월 17 일 Rencontres de Moriond 회의 (이탈리아, La Thuile)에서 ATLAS 실험 은 8.2 표준 편차의 중요성을 지닌 빛에 의한 산란 의 관찰을 보고했습니다 . 그 결과는 2018 년 11 월에 일어난 LHC의 가장 최근의 중 이온 실행으로부터의 데이터를 이용한다. 약 3.6 배 더 많은 사건 (1.73 nb -1)이 2015 년에 비해 수집되었습니다. 향상된 분석 기술과 함께 증가 된 데이터 세트는 크게 개선 된 정밀도로 빛에 의한 산란의 측정을 가능하게했습니다. 배경 프로세스로 예상되는 12 개의 이벤트에 대해 총 59 개의 후보 이벤트가 관찰되었습니다. 이 수치에서이 과정의 단면은 분석에서 고려 된 운동 학적 영역으로 제한되며 78 ± 15 nb로 계산됩니다. 흥미롭게도,이 과정의 서명 - 그렇지 않으면 빈 탐지기의 두 광자 -는 일반적으로 두 개의 납 핵의 고 에너지 충돌 에서 관찰되는 엄청나게 풍부하고 복잡한 사건의 반대입니다 . 이를 관찰하기 위해서는 빠른 온라인 이벤트 선택을위한 개선 된 트리거 알고리즘과 신경 네트워크를 사용하여 특별히 조정 된 광자 확인 알고리즘 이 필요했습니다. 연구 된 광자는 일반적으로 가장 낮은 에너지의 광자보다 10 배 적은 에너지를 가지고 있기 때문에 ATLAS 탐지기. 이러한 이벤트를 기록 할 수 있다는 것은 매우 다른 이벤트 토폴로지 용으로 설계된 ATLAS 감지기 및 이벤트 재구성의 힘과 유연성을 입증합니다. 이 새로운 측정법은 빛에 의한 산란 과정을 더 자세히 연구 할 수있는 문을 열었습니다.이 과정은 매우 희귀 한 QED 현상의 징후로서 그 자체로 흥미롭지 만 표준 모델을 넘어선 입자의 기여에 민감 할 수도 있습니다. 그것은 가상의 빛과 중성 입자에 대한 새로운 세대의 검색을 허용합니다.

추가 정보 : ATLAS는 빛에 의한 산란에 대한 직접적인 증거를 관찰합니다 . 추가 정보 : ATLAS 검출기 (ATLAS-CONF-2019-002)를 이용한 초 Pb + Pb 충돌의 빛에 의한 빛의 산란 관찰 : cdsweb.cern.ch/record/2667214 Nature Physics (2017) 에서 LHC에서 ATLAS 검출기로 중금속 충돌시 빛에 의한 산란에 대한 증거 . DOI : 10.1038 / nphys4208 저널 참조 : 자연 물리학 제공 : ATLAS 실험 

https://phys.org/news/2019-03-atlas.html#nRlv

 

 

 

.엔지니어는 방정식을 풀 수있는 메타 물질을 시연합니다

2019 년 3 월 21 일, 펜실베니아 대학 University of Pennsylvania 엔지니어는 통합 방정식을 풀 수있는 메타 물질 장치를 설계했습니다. 장치는 들어오는 전자파의 속성에 매개 변수를 인코딩하여 작동합니다. 한번 내부에서 장치의 고유 한 구조는 임의의 입력에 대한 사전 설정된 적분 방정식에 대한 해답으로 인코딩 된 방식으로 웨이브를 조작합니다. 크레딧 : Eric Sucar

메타 물질의 분야는 복잡하고 복합적인 구조를 설계하는 것이며, 그 중 일부는 자연 발생 재료에서는 불가능한 방식으로 전자파를 조작 할 수 있습니다. 펜실베니아 대학의 공학 및 응용 과학 대학의 Nader Engheta 교수는이 분야의 더 높은 목표 중 하나는 방정식을 풀 수있는 메타 물질을 설계하는 것이 었습니다. 이 "광자 미적분학 (photonic calculus)"은 들어오는 전자파의 속성에 매개 변수를 인코딩하고 메타 물질 장치를 통해 매개 변수를 전송함으로써 작동합니다. 한번 내부에서 장치의 고유 한 구조는 해가 임의의 입력에 대한 사전 설정된 적분 방정식으로 솔루션으로 인코딩 된 상태로 파열되는 방식으로 파동을 조작합니다. Science 지에 최근 게재 된 논문 에서 Engheta와 그의 팀은 이러한 장치를 처음으로 시연했습니다. 그들의 proof-of-concept 실험은 장파장으로 인해보다 쉽게 ​​제작할 수있는 매크로 규모의 장치가 허용되어 마이크로 웨이브로 수행되었습니다. 그러나 연구 결과의 원칙은 광파로 축소되어 결국 마이크로 칩에 적합하게됩니다. 이러한 메타 물질 장치는 전기가 아닌 빛으로 작동하는 아날로그 컴퓨터의 기능을합니다. 과학과 공학의 모든 분야에서 유비쿼터스 문제 인 적분 방정식을 해결할 수 있습니다. 적은 수의 전력을 사용하면서 디지털 대응 제품보다 훨씬 빠른 속도입니다. Engheta, 전기 및 시스템 공학과의 Nedwill Ramsey 교수는 연구원 Nasim Mohammadi Estakhri 및 Brian Edwards와 함께 연구를 수행했습니다. 이 접근법은 아날로그 컴퓨팅에 뿌리를두고 있습니다. 첫 번째 아날로그 컴퓨터는 슬라이드 규칙 및 일련의 기어와 같은 물리적 요소를 사용하여 수학적 문제를 해결했으며 솔루션에 도달하기 위해 정확한 방법으로 조작되었습니다. 20 세기 중반에 전자 아날로그 컴퓨터는 이전의 시계 장치를 대체하는 일련의 저항기, 커패시터, 인덕터 및 증폭기로 기계식 컴퓨터를 대체했습니다. 

University of Pennsylvania 엔지니어는 통합 방정식을 풀 수있는 메타 물질 장치를 설계했습니다. 장치는 들어오는 전자파의 속성에 매개 변수를 인코딩하여 작동합니다. 한번 내부에서 장치의 고유 한 구조는 임의의 입력에 대한 사전 설정된 적분 방정식에 대한 해답으로 인코딩 된 방식으로 웨이브를 조작합니다. 연구원 Brian Edwards, Nader H. Engheta 및 Nasim Mohammadi Estakhri (왼쪽에서 오른쪽)가 장치로 포즈를 취합니다. 크레딧 : Eric Sucar

이러한 컴퓨터는 정보의 큰 테이블을 한꺼번에 해결할 수있는 최첨단 기술 이었지만 처리 할 수 ​​있도록 미리 설계된 문제의 범주에 국한되었습니다. 1945 년 펜 (Penn)에서 건설 된 ENIAC으로 시작하여 재구성 가능한 프로그래밍 가능한 디지털 컴퓨터의 출현으로 인해 이제는 쓸모 없게되었습니다. Engadget과 그의 팀은 metamaterials 분야가 발전함에 따라 아날로그 컴퓨팅의 개념을 21 세기로 가져 오는 방법을 고안했습니다. 과학 에서 2014 년 에 "광자 미적분학 (photonic calculus)"에 대한 이론적 개요를 발표하면서, 신중하게 설계된 메타 물질이 첫 번째 또는 두 번째 파생물을 찾는 것과 같이 그것을 통과 한 파동의 프로파일에서 수학적 연산을 수행 할 수있는 방법을 보여주었습니다. 이제 Engheta와 그의 팀은이 이론을 검증하고 방정식을 풀기 위해 실제 실험을 수행했습니다. "우리 장치에는 공기 구멍이 매우 특정한 분포를 갖는 유전체 블록이 있습니다."라고 Engheta는 말합니다. "우리 팀은 스위스 치즈라고 부르기 좋아합니다." 스위스 치즈 재료는 일종의 폴리스티렌 플라스틱입니다. 그 복잡한 형상은 CNC 밀링 기계에 의해 새겨 져있다. " 이 스위스 치즈 전이와 전자기파 의 상호 작용을 제어 하는 것은 방정식을 푸는 열쇠입니다."Estakhri가 말합니다. 일단 시스템이 올바르게 조립되면, 시스템에서 벗어나는 것은 완전한 방정식의 해답입니다. " Edwards는 "이 구조는 인간이 시도하려고 생각하지 않는 모양을 찾는 데 사용할 수있는 역 설계"로 알려진 계산 프로세스를 통해 계산되었습니다. " 

이 세부 묘사에서 연구원의 "스위스 치즈"패턴을 명확하게 볼 수 있습니다. 패턴은 폴리스티렌 플라스틱 유형에서 분쇄됩니다. 복잡한 모양은 장치에 전송 된 전자 레인지에 인코딩 된 다양한 변수에 대해 해결할 수있는 특정 적분 방정식의 일부를 나타냅니다. 크레딧 : Eric Sucar

스위스 치즈의 빈 영역의 패턴은 주어진 "커널"과 함께 완전한 방정식을 풀기 위해 미리 정해져 있는데, 두 변수 사이의 관계를 설명하는 방정식의 부분입니다. "두 번째 종류의 Fredholm 적분 방정식"이라고 알려진 이러한 적분 방정식의 일반적인 클래스는 다양한 과학 분야에서 서로 다른 물리적 현상을 설명하는 일반적인 방법입니다. 사전 설정 방정식은 임의의 입력에 대해 해결 될 수 있으며, 이는 장치에 도입되는 파의 위상과 크기로 표현됩니다. "예를 들어, 콘서트홀의 음향을 계획하려는 경우, 입력이 스피커 나 악기의 위치와 같은 사운드의 출처와 사운드의 재생 방식을 나타내는 정수 방정식을 작성할 수 있습니다. 방정식의 다른 부분은 방의 기하학과 벽이 만들어지는 재료를 나타낼 것입니다. 방정식을 풀면 콘서트 홀의 다른 지점에서 볼륨을 얻을 수 있습니다. " 사운드 소스, 룸 모양 및 특정 위치의 볼륨 사이의 관계를 설명하는 정수 방정식에서 방의 모양과 벽의 재질 속성은 방정식 의 커널 로 나타낼 수 있습니다 . 이것은 펜 엔지니어링 (Penn Engineering) 연구원들이 메타 물질 스위스 치즈에 공기 구멍을 정확하게 배치함으로써 물리적 인 방식으로 표현할 수있는 부분입니다. "우리 시스템을 사용하면 시스템에 전송하는 웨이브의 속성을 변경하여 사운드 소스의 위치를 ​​나타내는 입력을 변경할 수 있습니다."라고 Engheta는 말합니다. "예를 들어, 룸의 모양을 변경하려는 경우, 당신은 새로운 커널을 만들어야 할 것입니다. " 연구진은 마이크로파 실험을 수행했다. 그 장치는 약 2 평방 피트, 즉 약 8 파장 너비와 4 파장 길이였습니다. "이 개념 증명 단계에서도 우리 장치는 전자 제품에 비해 매우 빠릅니다"라고 Engheta는 말합니다. "전자 레인지를 사용하여 우리의 분석에 따르면 수십 나노초 안에 솔루션을 얻을 수 있으며, 광학에 적용하면 속도는 피코 초가됩니다." 이 개념을 빛의 파도에 작용할 수 있고 마이크로 칩에 배치 할 수있는 스케일로 축소하면 컴퓨터를 더 실용적으로 만들뿐만 아니라 다목적 디지털 컴퓨터와 같이 더 가까워 질 수있는 다른 기술의 문을 열게 될 것입니다 아날로그 컴퓨팅이 처음으로 수십 년 전에 쓸모 없게되었습니다. "재기록 가능한 CD 뒤에 기술을 사용하여 새로운 스위스 치즈 패턴을 필요에 맞게 만들 수 있습니다."라고 Engheta는 말합니다. "어느 날 집에서 자신의 재구성 가능한 아날로그 컴퓨터를 인쇄 할 수 있습니다!" 추가 정보 : 인공 지능 가속화 자세한 정보 : "방정식을 풀 수있는 반전 된 설계 구조", Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi ... 1126 / science.aaw2498 저널 참조 : 과학 제공 : University of Pennsylvania 

https://phys.org/news/2019-03-metamaterials-equations.html#nRlv

 

 

포스텍 연구팀 리튬·황배터리 성능 향상 전극 개발

송고시간 | 2019-03-21 19:56 벌집 전극 구조 벌집 전극 구조 [포스텍 제공]

(포항=연합뉴스) 이강일 기자 = 포스텍(포항공대)은 화학공학과 김원배 교수팀이 리튬·황배터리 성능과 내구성을 향상시킨 전극을 개발했다고 21일 밝혔다. 김 교수와 김윤곤 박사 연구팀은 전도성 고분자 물질을 활용해 벌집 모양의 3차원 전극 구조를 구현해 리튬이온배터리 대비 5배 이상 높은 용량을 가진 리튬·황이온 배터리 전극을 개발했다. 리튬·황이온 배터리는 황화리튬(Li2S)을 양극 물질로 사용해 기존 리튬황 전지의 단점을 신개념의 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있다. 그러나 황화리튬은 전도성이 낮아 분극현상(전압이 떨어지는 현상)이 일어나고, 충·방전이 진행되는 과정에서 황이 전해질에 녹아 전지 성능과 수명이 감소하는 문제점이 있었다. 연구팀은 자기조립(self-assembly) 방법으로 벌집 모양 3차원 구조를 만들어 리튬이온과 전자가 원활하게 이동할 수 있도록 해 분극현상을 크게 줄여 전극의 성능을 향상시켰다. 김 교수는 "기존 리튬 이차전지의 문제인 양극재 용량을 대폭 늘려 짧은 주행거리가 문제점으로 지적되는 전기자동차의 대중화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구 내용은 에너지·화학분야 국제학술지인 '켐서스켐'(ChemSusChem) 표지 논문으로 최근 게재됐다. leeki@yna.co.kr

https://www.yna.co.kr/view/AKR20190321181200053?section=it/science

 

 

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0