물리학 자들이 새로운 종류의 펜타 쿼크 (pentaquarks) 발견

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나훈아 - 첫눈

.물리학 자들이 새로운 종류의 펜타 쿼크 (pentaquarks) 발견

2019 년 3 월 26 일, 시러큐스 대학 대형 Hadron Collider 대형 Hadron Collider 쌍극자 자석. 크레딧 : CERN

시라큐스 대학 (Syracuse University)의 예술 및 과학 대학의 물리학 교수 인 Tomasz Skwarnicki는 펜타 쿼크 (pentaquarks)라고 불리는 입자에 관한 새로운 정보를 밝혀 냈습니다. 그의 발견은 우주의 물질 구조에 대한 새로운 이해를 이끌어 낼 수 있습니다. Skwarnicki는 베이징 청화대 (Tsinghua University)의 Liming Zhang 부교수의 도움을 받아 스위스 CERN의 Large Hadron Collider (LHC)에서 Large Hadron Collider beauty (LHCb) 실험 데이터를 분석했습니다. 실험 물리 학자는 이전에는 볼 수 없었던 세 개의 펜타 쿼크가 두 부분으로 나뉘어져 있다는 증거를 발견했다. "지금까지 우리는 pentaquark가 5 개의 기본 입자 (quarks라고 불리는) 로 구성되어 있다고 생각했습니다 . 우리의 발견은 그렇지 않습니다."라고 Skwarnicki는 말했습니다. Skwarnicki는 우주에서 기본적인 입자와 힘을 연구하면서 Syracuse의 High-Energy Physics (HEP) 그룹 구성원을 포함하여 연구원 팀의 일원입니다. 대부분의 연구는 세계에서 가장 크고 강력한 입자 검출기 인 CERN 연구소에서 진행됩니다. 양성자가 고 에너지에서 함께 튀어 나와 서로 충돌하는 것은 LHC 내부입니다. 입자 내부에 무엇이 놓여 있 었는가, 금이가 열려 과학자들이 근본 우주의 신비를 탐색하는 데 도움이된다. Skwarnicki는 2015-18 년 양성자 충돌 을 연구 하여 pentaquark 내에 하부 구조의 존재를 확인했습니다. 경품은 LHC 기구학 데이터에서 좁은 봉우리의 트리오라고 그는 말합니다. 각각의 봉우리는 특정 펜타 쿼크 (pentaquark)를 가리키는 데, 구체적으로 하나는 두 부분으로 나뉩니다. 세 개의 쿼크를 포함하는 바리온 (baryon)과 두 개의 쿼크가있는 중간자입니다. 피크는 또한 불안정한 입자가 여러 다른 입자로 변형되는 입자 붕괴 중 단 수명 현상 인 공명을 제안 합니다. 공명은 LHC 충돌 중 양성자 (일종의 바리 온)가 만나거나 더 정확하게 서로 미끄러질 때 발생합니다. 이 3 개의 펜타 쿼크 (pentaquark) 각각에 대해 독특한 점은 질량이 부품의 합보다 약간 낮다는 것입니다.이 경우에는 바리온과 중간자의 질량입니다. "펜타 쿼크 (pentaquark)는 평소의 쉬운 분리 과정에 의해 쇠퇴하지 않았습니다."라고 Skwarnicki는 말합니다. "대신, 그것은 quarks를 천천히 그리고 열심히 재 배열하여 좁은 공명을 형성하면서 부식되었습니다." 입자가 상호 작용하고 결합 하는 방법을 이해하는 것은 Skwarnicki의 전문 분야입니다. 2015 년에 그는 박사 학위를 받았습니다. 학생 네이선 주릭 (Nathan Jurik) G'16, 셀던 스톤 (Sheldon Stone)과 장 교수는 LHCb가 펜타 쿼크 (pentaquark)를 검출하는 데있어 그들의 역할에 대한 헤드 라인을 만들었습니다. 반세기 전에 이론화 된 그들의 발견은 2011-12 년의 LHC 데이터를 바탕으로 작성되었습니다. LHCb의 최신 데이터는 거의 두 배 강한 에너지 빔을 사용했습니다. 이 방법은보다 정교한 데이터 선택 기준과 결합되어 더 큰 양성자 충돌 범위를 만들었습니다. "그것은 또한 우리에게 10 배나 더 많은 데이터를 주었고 이전보다 더 명확하게 pentaquark 구조를 관찰 할 수있었습니다."라고 Skwarnicki는 말합니다. "우리가 생각한 것은 단지 하나의 펜타 쿼크가 두 개의 좁은 것으로 밝혀졌다. 데이터는 또한 세 번째 "동반자"펜타 쿼크를 밝혀 냈습니다. "3 개의 펜타 쿼크는 모두 같은 패턴을 가지고 있었는데, 중형 하부 구조를 가진 중성미자였습니다. 그들의 질량은 바리온 - 중간자 문턱보다 적절했습니다"라고 그는 덧붙입니다. Skwarnicki의 발견은 LHCb가 3 개월 미만의 데이터 수집을 중단했다는 것을 고려하면 비교적 빠르게 발생했습니다. 정보 기술 서비스 (ITS)의 인프라 서비스를 담당하는 CIO 인 Eric Sedore가 지원 역할을 수행했습니다. 그의 연구 컴퓨팅 팀은 Skwarnicki가 목표를 달성하는 데 필요한 컴퓨터 화력을 제공했습니다. Skwarnicki와 Stone 외에도 HEP에는 Marina Artuso 교수와 Steven Blusk 교수와 Matthew Rudolph 조교수가 포함됩니다. 이 그룹은 현재 UH (Upstream Tracker)라는 캠퍼스에 장비를 구축 중이며 내년 LHCb 업그레이드의 일환으로 CERN에 운송 및 설치됩니다. "UT는 약 10 개의 서로 다른 하위 탐지기로 구성된 LHCb를 크게 향상시킬 것이며 UT가 더 많은 발견을 이끌어 낼 것으로 기대하고 있습니다."라고 Skwarnicki는 Artuso와 Stone이 UT 프로젝트의 리더이자 대리인이라고 덧붙였습니다. Skwarnicki는 물질의 가장 작은 성분이 어떻게 행동하는지 설명하는데 도움이되기 때문에 LHCb에 흥미를 느낍니다. 예를 들어, 그의 최근 발견은 pentaquark가 원자핵에 함께 결합되어있는 양성자와 중성자와 같은 방식으로 만들어 짐을 증명합니다. "Pentaquarks는 우리가 만든 물질에 중요한 역할을하지는 않지만 중성자 별과 같은 우주의 다른 부분에서 발견되는 물질의 모델에 그 존재가 크게 영향을 미칠 수 있습니다."라고 그는 말합니다.

추가 정보 : CERN의 LHCb 실험에서 이국적인 펜타 큐크 입자 관찰 관찰 제공 : Syracuse University

https://phys.org/news/2019-03-physicists-class-pentaquarks.html

.치명적인 불규칙 심장 박동의 위험을 예측하는 컴퓨터 프로그램

에 의해 존스 홉킨스 의과 대학 크레딧 : CC0 공개 도메인

존스 홉킨스 (Johns Hopkins) 연구원이 이끄는 국제 연구팀은 이전 연구에서 얻은 풍부한 정보와 500 명이 넘는 환자의 데이터를 결합하여 희귀 심장 상태의 환자에게 도움이 될 수있는시기를보다 정확하게 예측할 수있는 컴퓨터 기반 규칙을 개발했습니다. 생명을 구하는 이식 형 제세동기를 사용하지 마십시오. 유럽 심장 전문지 (European Heart Journal) 에서 3 월 27 일 온라인으로 발행 된이 새로운 연구 는 이식 가능한 제세동 기가 제공하는 보호의 혜택을 가장 많이 입는 환자를 식별하고 다섯 번째 환자가 불필요하고 잠재적으로 위험한 수술을받지 못하게하는 위험 예측 도구를 의사에게 제공합니다 장치를 배치합니다. 약 5,000 명의 사람 중 1 명은 치명적인 부정맥 또는 불규칙한 심장 박동을 유발할 수있는 심실의 복합성 다발성 유전 질환 인 부정맥 형성 우심실 심근 병증 (ARVC)이 있습니다. 드문 경우지만, 젊은 연구원의 연구 결과에 따르면 젊은 성인에서 갑자기 사망하는 빈번한 원인입니다. 사춘기부터 중년까지 나타날 수 있지만 진단의 평균 연령은 31 세입니다. ARVC는 심장 근육의 전기적 이상을 감지하고 즉시 심장에 충격을 가하여 정상적인 리듬을 재구성하는 장치 인 이식 형 심장 제세 동기 (ICD)로 효과적으로 관리 할 수 있습니다. ICD는 갑작스런 심장사를 방지하고 생명을 구합니다. 그러나 존스 홉킨스 대학 의과 대학의 심리학과 의학 교수 인 신시아 A. 제임스 (Cynthia A. James) 박사는 "이러한 장치에는 위험과 부작용이있다"고 전했다. 환자는 치명적인 부정맥을 경험하지 않을 때 부적절한 충격을 줄 수 있습니다. 그리고 ICD 자체 또는 심장 박동기 리드가 심장에 배치되어 충격을 전달할 수 없으므로 수술로 대체해야합니다. "환자들은 어린 나이에 이러한 상태를 보이기 때문에 일반적으로 삶의 과정에서 여러 차례 ICD 대체가 필요합니다."라고 Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy (ARVC)의 우수성을위한 정밀 의학 센터의 회원이기도 한 James는 덧붙였습니다. 복잡한 부정맥, Johns Hopkins InHealth의 한 부분, 존스 홉킨스 의과 대학의 정밀 의학 운동. "ARVC 환자의 경우 ICD를받는 것이 심각한 결정을 내리는 큰 결정입니다." "갑작스런 심장사의 위험에 처한 사람은 생명을 구할 수있는 장치를 넣을 기회를 놓치고 싶지 않습니다.하지만 위험을 감내할만한 가치가없는 경우에는 넣지 않으려합니다."휴 칼킨스 (Hugh Calkins) , MD, 존스 홉킨스 의과 대학 심장학 교수 및 존스 홉킨스 병원의 전기 생리학 실험실 및 부정맥 서비스 담당 이사. "이 새로운 모델 은 사례별로 ICD가 보장된다면 의사와 환자가 더 잘 결정할 수 있도록 도울 수 있습니다."라고 그는 덧붙입니다. 의사들이 일반적으로 생명을 위협하는 부정맥을 앓고있는 환자가 ICD를받을 자격이 있다는 것에 동의하고 있기 때문에 아직이 사건을 경험하지 않은 환자가 예방을 받아야하는지 여부는 분명하지 않기 때문에 새로운 알고리즘이 개발되었다. 이전 연구에서는 ARVC 환자에서 생명을 위협하는 부정맥을 앓고있는 몇 가지 위험 요소를 확인했으나 ICD의 이점을 예측하기위한 포괄적 인 모델로서 개별적으로 유용하지 않은 환자는 상대적으로 적었다고 Calkins는 말했습니다. ARVC 및 복합 부정맥을위한 우수 의약품 센터 (Precision Medicine Center) 회원. 이러한 단점을 보완하기 위해 James와 Calkins는 미국과 유럽의 14 개 학술 의료 센터를 기반으로 한 5 개의 등록 기관에서 528 명의 환자의 의료 기록 데이터를 모았습니다. 이 그룹은 남성과 여성, 북미와 유럽에서 거의 균등하게 나뉘어졌습니다. 아무도 아직 생명을 위협하는 부정맥을 경험하지 못했습니다. 그런 다음 나이, 성별, 심장 관련 기절, 비정상적인 비정상 심장 리듬, 24 시간 이내에 비정상적인 심박수 (조기 심실성 복합체라고 함) 및 심장 기능과 같은 이전 연구 결과에서 나온 위험 요소를 사용하여 컴퓨터를 개발했습니다 이 규칙은 528 명의 환자 중 한 명이 심각한 부정맥을 경험할 수 있는지를 예측하기 위해 일관된 규칙을 기반으로 한 수학적 세트를 사용합니다. 거의 5 년 동안 추적 관찰 한 결과,이 환자 중 1/4 이상이 위험한 부정맥을 경험했으며 18 명이 사망했습니다. 연구자들은 그들의 모델이 어떤 환자가 생명을 위협 할 수있는 사건을 정확하게 설명했는지를 발견했습니다. 5 년 이하의 모델 예측 위험도가 5 % 이하인 환자 는 심각한 부정맥 이 없었습니다 . 부정맥의 95 % 이상이 5 년 위험이 적어도 15 %있는 사람들에게서 발생합니다. 연구자들은 현재의 합의 기반 ICD 배치 알고리즘을 사용하여 예측 정확도를 결과와 비교했을 때 권장 ICD 배치의 약 20.6 %가 불필요한 것으로 나타났습니다. Calkins는 "우리의 연구 결과와 우리가 개발 한 위험 계산기가 의료 전반에 걸쳐 개인화 된 의약품 및 고 부가가치 의료 노력에 기여할 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다. James와 Calkins는 배터리가 5 ~ 10 년 후에 마모되었을 때 장치를 교체하기 위해 ICD와 유사한 금액의 돈을 벌 수 있다고 말했습니다. 연구 결과는 유망한 것으로 보이지만 연구자들은이 병의 치료를 전문으로하는 병원의 환자 등록에서 파생되었으며 동일한 ARVC 유전자 (PKP2)에 돌연변이가있는 많은 환자를 포함하기 때문에 결과가 다른 유형의 ARVC 유발 돌연변이가있는 지역 사회에서 파생 된 개체군이나 환자로부터 얻을 수 있습니다. 연구진은 다른 환자 집단에서이 모델을 검증 할 계획이다. 이 새로운 간행물과 함께 James와 Calkins 은 의사와 환자 가 신속하게 의사의 개인 데이터를 입력하여 의사 결정 프로세스를 쉽게 수행 할 수있게 해주는 무료 앱 을 개발했습니다 . "이 연구에서 나오는 것은 매우 중요하고 매우 실용적인 도구입니다"라고 James는 말합니다.

추가 탐색 4 년 동안의 후속 조치를 통해 ICD를 가진 많은 운동 선수들이 경쟁 스포츠에 참여할 수 있음을 확인했습니다. 추가 정보 : European Heart Journal (2019). academic.oup.com/eurheartj/art ... 093 / eurheartj / ehz103 Johns Hopkins 대학 의과 대학 제공

https://medicalxpress.com/news/2019-03-deadly-irregular-heart.html

.층상 액체는 나노 입자를 유용한 구성으로 배열

2001 년 3 월 26 일 Duke University Ken Kingery의 2019 년, 연구자들은 나노 입자 구조를 형성하기위한 새로운 "오일 및 식초"접근법을 만들었습니다. 이 개념 모델에서, 녹색과 청색 요소는 서로 반발합니다. 이것은 입자가 모이는 경향이있는 경계층을 만들뿐만 아니라 개별 나노 입자에 분자를 부착하여 개별 층에 의해 반발력을 더 많이 갖도록 만들 수 있습니다. 이 접근법은 이미지의 중심을 가로 질러 그려지며 결과 구조는 위와 아래의 다른 각도에서 볼 수 있습니다. Credit : Gaurav Arya, Duke University

듀크 대학 (Duke University)의 재료 과학자들은 구형 나노 입자로 만들어진 독특한 구조의 엔지니어링 자기 조립 재료에 대한 새로운 "석유 및 식초"접근법을 이론화했다. 결과 구조는 광학, 플라즈몬, 전자 및 다단계 화학 촉매 분야의 응용에 유용 할 수 있습니다. 이 새로운 접근법은 3 월 25 일 ACS Nano 저널에 온라인으로 게재되었습니다 . 자신의 경향에 따라, 덩어리로 디자인 된 정지 된 구형 나노 입자 시스템은 가능한 한 단단히 포장하여 접촉점을 극대화하려고 노력할 것입니다. 이것은 무작위 클러스터 또는 3 차원 결정 구조 의 형성을 가져온다 . 그러나 재료 과학자들은 서로 다른 유형의 입자 사이의 공간에서 발생할 수있는 특정 현상을 활용하기 위해 문자열이나 시트와 같이 더 낮은 치수의 더 개방 된 구조를 구축하기를 원합니다. 그리고 그들은 그 공간과 입자의 크기와 위치를 정확하게 제어하는 영리한 방법을 항상 염두에두고 있습니다. 새로운 연구 에서 듀크 (Duke) 의 기계 공학 및 재료 과학 부교수 인 Gaurav Arya 는 액체로 형성된 층을 활용하여 너무 오랫동안 선반 위에 놓여진 vinaigrette의 병과 같이 섞이지 않도록하는 방법을 제안합니다 . 구형 나노 입자가 이러한 시스템에 배치되면, 이들은 대향하는 액체의 계면에서 단일 층을 형성하는 경향이있다. 그러나 그들은 거기에 머물 필요가 없습니다. 입자의 표면에 "기름"또는 "식초"분자를 붙임으로써 연구원은 다른 입자보다 분열 선의 한쪽면에 더 많은 물질을 부유시킬 수 있습니다. "입자들은 접촉 수를 최대화하고 벌크와 같은 구조를 형성하기를 원하지만, 동시에 서로 다른 액체의 경계면이 이들을 두 층으로 만들려고합니다."라고 Arya는 말했습니다. "그래서 당신은 힘의 경쟁을 가지고 있으며, 당신은 그것들을 이용하여 독특하고 흥미로운 구조의 다른 종류를 형성 할 수 있습니다." Arya의 아이디어는 각 구형 나노 입자가 하나의 액체 또는 다른 액체에 의해 반발되는 양을 정확하게 제어하는 것입니다. 그리고 그의 계산에 따르면 나노 입자의 조성과 크기와 같은 다른 속성과 함께이 속성을 변경함으로써 재료 과학자들은 분자 형태의 구조에서 지그재그 구조에 이르기까지 흥미로운 모양을 만들 수 있습니다. 시각. 하나의 나노 입자 시스템을 배열하기 위해 함께 작용하는 여러 다른 층을 상상할 수도 있습니다. 개념 증명 논문에서 나노 입자 는 무엇이든 만들 수 있습니다. 금 또는 반도체는 플라즈몬 및 전기 장치에 유용 할 수 있지만 다른 금속 원소는 다양한 화학 반응을 촉매 할 수 있습니다. 한편, 계면을 형성하는 대향하는 기재는 이러한 용도에 사용될 수있는 다양한 유형의 중합체를 모델로한다. "지금까지이 논문에서 우리는 어셈블리 접근 방식을 소개하고 일반적으로 얻지 못할 이국적인 배열을 만들 가능성을 보여주었습니다."라고 Arya는 말했습니다. "우리는이 개념을 사용하여 연구자가 만들 수있는 가능한 구조와 단계의 전체 레퍼토리를 탐구하고 싶다. 우리는 또한 실험자와 긴밀히 협력하여이 접근법의 모든 기능을 시험한다. . "

더 탐험 : 새로운 기술은 조정, 나노 다공성 재료를 생산 자세한 정보 : Tsung-Yeh Tang 외, ACS Nano (2019) 의 가변 이방성 나노 입자 아키텍처의 계면 조립 . DOI : 10.1021 / acsnano.8b08733 저널 참조 : ACS Nano Duke University 제공 : 듀크 대학교

https://phys.org/news/2019-03-layered-liquids-nanoparticles-configurations.html

.누락 된 반창고 찾기 : Belle II로 성공적인 측정 시작

2019 년 3 월 26 일, Max Planck Society 사라진 반창고 찾기 : Belle II로 성공적인 측정 시작 Belle II 검출기의 모델 : 양전자 인 전자와 그 반대 입자는 SuperKEKB 링에서 가속되어 Belle II의 코어에서 충돌합니다. 신용 : KEK / Belle II

2019 년 3 월 25 일부터 일본의 Belle II 검출기는 SuperKEKB 가속기에서 생성 된 입자 충돌을 측정 해 왔습니다. 새로운 듀오는 이전 모델에 비해 50 회 이상의 충돌 횟수를 산출합니다. 데이터의 엄청난 증가는 이제 우주에서 물질과 반물질 사이의 불균형을 설명 할 더 큰 기회가 있음을 의미합니다. Belle II 실험에서 전자와 그 반대 입자 인 양전자 는 충돌로 향하게된다. B 중간자, 쿼크와 안티 쿼크로 구성된 커플이 생성됩니다. 초기 실험에서 (Belle and BaBar) 과학자들은 B 중간자와 B 중간자가 서로 다른 속도로 붕괴한다는 것을 관찰 할 수 있었고, 현상은 CP 위반으로 알려져 있습니다. 그것은 우주가 왜 반물질을 거의 포함하지 않는지에 대한 질문을 던질 때 - 비록 빅뱅 이후에 두 가지 형태의 물질이 동등한 양으로 존재해야하지만 - 방향을 제시합니다. "그러나 오늘날까지 관찰 된 비대칭 성은 반물질의 부족을 설명하기에는 너무 작습니다."Max Planck Institute for Physics의 Hans-Günther Moser는 말합니다. " 지금까지 사용 된 ' 입자 물리 표준 모델 '의 한계를 뛰어 넘을 수있는 더 강력한 메커니즘을 찾고있는 이유 입니다. 그러나이 새로운 물리학 을 발견 하고 통계 를 제공하기 위해 그 증거 는 물리학 자들이 지금까지했던 것보다 훨씬 더 많은 데이터를 수집하고 평가해야한다는 것입니다. "

Belke II 실험에서 전자와 양전자가 가속되어 가속되는 SuperKEB 링. 입자 추적을 측정하면 물리학 자들은 비정상적인 감쇠 패턴을 찾고 있습니다. 신용 : KEK

이러한 작업을 염두에두고 1999 년부터 2010 년까지 운영되던 KEK 가속기와 Belle은 완전히 현대화되었습니다. 새로운 발전은 광도의 40 배 증가, 면적 단위당 입자 충돌 수입니다. 이를 위해 과학자와 기술자는 입자 빔의 프로파일을 크게 줄였습니다. 장래에 입자 뭉치의 수를 두 배로 늘릴 수도 있습니다. 입자가 서로 충돌 할 확률이 상당히 증가합니다. 이 방법으로 과학자는 향후 평가할 수있는 데이터 양의 50 배가됩니다. 입자 트랙의 고정밀 기록 그러나 추가 데이터 양은 검출기가 제공하는 분석의 품질면에서 큰 문제를 안겨줍니다. 입자 충돌 후 B 중간자는 평균 비행에서 0.1 밀리미터 만 감소합니다. 이것은 검출기가 매우 신속하고 정확하게 작동해야 함을 의미합니다. 이것은 Max Planck Institute of Physics와 Max Planck Society의 반도체 연구소에서 개발 된 매우 중요한 픽셀 정점 검출기에 의해 보장됩니다. 이 검출기는 전체적으로 8 백만 픽셀을 가지고 있으며 초당 50,000 이미지를 제공합니다. Moser는 "픽셀 정점 검출기에는 몇 가지 특수 기술이 내장되어 있습니다. "새로운 입자 패키지가 초기에 매우 큰 배경을 생성하는 SuperKEKB에 공급되면 약 1 마이크로 초 동안 탐지기를 눈이 멀게 할 수 있습니다. 이것은 관련성이없는 신호를 차단할 수 있음을 의미합니다." 또한 감지기 센서는 폭이 단지 75 마이크로 미터 인 사람의 머리카락보다 두껍지 않습니다. 물리학 자들은 이런 식으로 물질을 통과하면서 입자 가 흩어지는 것을 막을 수 있기를 희망합니다 . 측정 작업이 시작되면 주요 건설 프로젝트가 종료됩니다. 9 년 동안 과학자와 엔지니어는 탐지기 의 전환과 현대화를 위해 노력해 왔습니다 . 현재 시작된 작업은 2019 년 7 월 1 일까지 계속 될 것입니다. SuperKEKB와 Belle II는 유지 보수를 위해 잠시 멈춘 후 2019 년 10 월에 다시 시작됩니다.

추가 정보 : Belle II가 첫 번째 입자 충돌을 측정합니다. 제공 : Max Planck Society