방해없는 가벼운 물질 상호 작용

.지구보다 나은 생명체 서식 조건 갖춘 외계행성 가능

송고시간 | 2019-08-23 16:55  美연구팀, 대양 조건 분석 결과 "최적화된 곳 아닐 수도" '트라피스트(TRAPPIST)-1' 행성계 상상도 '트라피스트(TRAPPIST)-1' 행성계 상상도 지구에서 가장 가까운 별인 트라피스트-1 행성계는 모두 7개의 행성을 거느리고 있으며 이 중 3개가 액체상태의 물이 존재할 수 있는 서식가능지역 안에 있다. [NASA/JPL-Caltech 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구를 닮은 행성을 찾는 노력이 무위로 그치고 있지만 외계행성 중에는 지구보다 생명체가 살기에 더 좋은 조건을 갖춘 곳이 있을 수 있다는 연구결과가 나왔다. 국제 지구과학 학술대회인 '골드슈미트 콘퍼런스(Goldschmidt Conference)'와 외신 등에 따르면 미국 시카고대학의 스테파니 올슨 박사가 이끄는 연구팀은 바르셀로나에서 진행 중인 이 학술대회 기조연설을 통해 생명체가 서식할 수 있는 외계행성 대양(大洋)의 조건에 초점을 맞춰 진행한 연구결과를 발표했다. 연구팀은 미국항공우주국(NASA) 고다드우주연구소(GISS)가 개발한 암석형 행성 3D 시뮬레이션 프로그램인 'ROCKE-3D'를 이용해 다양한 조건을 부여하며 생명체가 서식하는데 가장 적합한 대양 환경을 분석했다. 지구 대양의 경우 생명체는 심해의 영양분을 광합성 생물이 서식하는 햇빛 수역으로 올려놓는 '용승(湧昇)' 작용에 의존하는데, 이런 용승작용이 강할수록 영양분 공급도 늘어나 생물학적 활동도 늘어나게 된다. 연구팀은 "이것이 바로 외계행성에서 들여다봐야 할 조건"이라고 강조했다. 연구팀은 해양순환 모델까지 이용해 어떤 행성이 가장 효율적인 용승작용이 일어나 생명체에 특별히 더 적합한 대양 환경을 제공하는지를 분석했으며, 그 결과 대기 밀도가 높고 자전율이 느리며 대륙이 존재하는 곳에서 더 효율적인 용승작용이 일어난다는 점을 확인했다. 연구팀은 이런 결과는 지구가 생명체 서식에 최적화된 곳이 아닐 수도 있다는 점을 시사하는 것으로 다른 행성의 생명체가 지구보다 더 나은 환경을 누리고 있을 수 있다는 의미라고 설명했다.

트라피스트-1f 대양 상상도 트라피스트-1f 대양 상상도 트라피스트-1 행성계의 다섯번째 행성인 트라피스트-1f는 조석고정으로 늘 햇빛을 받는 쪽은 대양이 존재하고 그 반대 쪽은 얼음세계인 것으로 추정되고 있다. [NASA/JPL-Caltech 제공]

올슨 박사는 "(생명체에) 유리한 해양순환 패턴을 가진 일부 외계행성의 조건이 지구 생명체보다 더 많고 활발한 생명체를 지탱하는데 적합할 수 있다는 것을 보여준 것은 놀라운 결론"이라고 강조했다. 이번 연구결과는 외계 생명체 탐색과 망원경을 비롯한 탐색 장비 개발에서 추가로 고려해야 할 기준을 제시하는 것으로 받아들여지고 있다. 지금까지는 외계행성이 생명체 '서식가능지역(habitable zone)' 안에 있는지만을 기준으로 삼아왔다. 별에 너무 가까이 붙어 있어 표면의 물이 증발하거나 너무 멀리 떨어져 있어 물이 얼면 생명체가 존재할 가능성이 희박해지기 때문에 표면의 물이 액체 상태를 유지할 수 있는 곳의 행성을 찾아왔다. 그러나 대양이 존재한다고 해서 생명체 서식 조건이 모두 같은 것은 아니라는 점이 이번 연구를 통해 구체적으로 확인된 만큼 서식가능지역 기준을 넘어 대양 환경도 확인하는 작업이 필요하다는 것이다. 조지아 공대의 크리스 레인하드 교수는 논평을 통해 대양은 생명체 지표로서 중요하지만 "태양계 밖 외계행성의 대양에 대한 이해는 매우 초보적인 상태"라면서 "이번 연구 결과는 외계행성의 대양에 관한 이해를 넓히는 중요하고 흥미로운 진전을 나타내는 것"이라고 평가했다. eomns@yna.co.kr

https://www.yna.co.kr/view/AKR20190823127800009?section=it/science

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An Affair To Remember Beegie Adair

 

 

.원자 분해능에서 최초의 화학 합성 비디오를 제작하는 연구원

에 의해 도쿄의 대학 다른 배율에서 시험 샘플의 전자 현미경 이미지. 크레딧 : (c) 2019 Nakamura et al. 2019 년 8 월 23 일

처음으로 연구자들은 이전에는 접근 할 수 없었던 특정 화학 공정에 대한 세부 사항을 볼 수있었습니다. 그들은 화학 합성에 대한 기존의 지식을 바탕으로하는 이러한 과정들에 중요한 개별 단계가 있음을 보여 주었다. 이러한 세부 사항은 그 어느 때보 다 제어 및 정밀도가 더 높은 화학 물질을 합성하는 방법 개발에 도움이 될 수 있습니다. 이와 같은 방법은 재료 과학 및 약물 개발에 유용 할 수 있습니다. "2007 년부터 물리학 자들은 200 년 이상 꿈을 실현했습니다. 개별 원자를 볼 수있는 능력"이라고 프로젝트 교수 인 나카무라 에이치 (Iiichi Nakamura)는 말했습니다. 그러나 연구팀은이 꿈을 넘어서 분자 반응 비디오를 만들어 전례없이 세밀한 화학 반응 을 볼 수있게 됐다”고 말했다. 도쿄 대학 화학과의 Nakamura 팀은 재료 합성을 담당하는 다양한 화학 공정의 제어를 마스터하려고합니다. 그러나 화학 합성은 복잡한 연구 분야입니다. Nakamura 그룹의 프로젝트 부교수 인 Koji Harano는“분광법 및 결정학과 같은 기존의 분석 방법은 공정 결과에 대한 유용한 정보를 제공하지만 그 과정에서 일어나는 결과에 대한 힌트 만 제공합니다. 예를 들어, 우리는 MOF (metal-organic framework) 결정에 관심이있다. 대부분의 연구는 이들의 성장을 관찰하지만 관찰하기 어렵 기 때문에 핵 생성 초기 단계를 놓치고있다”고 말했다.

MOF 결정에 중요한 입방 분자를 처음으로 보여주는 비디오. 크레딧 : (c) 2019 Nakamura et al.

복잡한 화학 반응의 과도 단계는 대부분의 반응의 시작과 끝 사이에 발생하는 여러 중간 과정이 있기 때문에 연구하기가 어렵습니다. 원칙적으로 개별 단계를 볼 수 있지만 실제로는 각 단계에서 제품을 분리하여 시간이 지남에 따라 제품이 어떻게 바뀌 었는지 확인할 수 없었습니다. Nakamura, Harano와 팀은이 문제에 10 년 이상을 보냈으며 분자 전자 현미경 법이라는 방법을 개발했습니다. 하라 노는“두 부분의 문제였다. "대규모로, 고유 한 고해상도 전자 현미경과 연속 비디오 이미징을위한 빠르고 민감한 이미징 센서를 결합하는 엔지니어링 과제가있었습니다. 소규모에서는 관심있는 분자를 포착하는 방법을 고안해야했습니다. 카메라가 동작을 잡을 수 있도록 제자리에 고정시킵니다. " 연구팀은 특정 분자를 분리하고 보호하기 위해 특별히 변형 된 탄소 나노 튜브를 사용했다. 이것은 통과하는 분자를 잡아서 제자리에 고정 시키지만 결정적으로 그 분자의 반응을 방해하지는 않을 것입니다. 이러한 방식으로, 반응의 모든 단계는 나노 튜브의 끝에서 일어나고, 전자 현미경의 초점에서 그 자리에 유지되었다. 결과 데이터는 반응의 실시간 비디오로 만들 수 있습니다.

연구 그룹의 고유 한 전자 현미경의 제어에 관한 프로젝트 부교수 Harano 교수. 크레딧 : (c) 2019 Harano et al.

Harano는 "처음에 우리를 놀라게 한 것은 우리의 계획이 실제로 효과가 있다는 것이 었습니다. 복잡한 도전 이었지만 2013 년에 분자 비디오를 먼저 시각화했습니다."라고 말했습니다. "지금까지 우리는이 개념을 유용한 도구로 바꾸려고 노력했습니다. 첫 번째 성공은 큐브 형태의 분자를 시각화하고 설명하는 것이 었습니다. MOF 합성 중에 발생하는 결정적인 중간 형태 인 큐브 형태의 분자입니다. 우리가 찾은 것은 실제 리뷰어입니다. " 이 제어 확보 할 수있는 기능을 향한 첫 번째 단계에 불과하다 화학 연구원 전화 정확하고 통제 된 방식으로-용어의 합성을 "합리적 합성 ." 반응이 효과적으로 역 엔지니어링 될 수 있도록 진행되는 반응의 세부 사항을 관찰하는 것이 중요합니다. 200 년 전의 꿈은 원자를 보는 것이 었습니다. 이제 꿈은 건설을위한 합성 미네랄이나 생명을 구하기위한 신약과 같은 것들을 만들기 위해 분자를 제어하는 ​​것입니다.

더 탐색 유기 화학 합성을 극적으로 단순화하고 간소화하는 연구원 추가 정보 : Junfei Xing, Luca Schweighauser, 오카다 사토시,하라 노 코지, 나카무라 에이치. MOF-2 및 MOF-5 합성에서 핵 생성 클러스터의 원자 구조 및 역학. 자연 커뮤니케이션 . DOI : 10.1038 / s41467-019-11564-4 저널 정보 : Nature Communications 도쿄 대학에서 제공

https://phys.org/news/2019-08-first-ever-videos-chemical-synthesis-atomic.html

 

 

.30 년 전 : Voyager 2의 역사적인 해왕성 비행

하여 제트 추진 연구소 이 해왕성의 그림은 1989 년 8 월 25 일에 탐사선이 지구에 가장 가까이 접근하기 5 일 전 Voyager 2에 의해 촬영되었습니다.이 그림은 "해왕성 대기의 폭풍"과 밝고 밝은 폭풍과 함께 구름의 푸른 얼룩. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech, 2019 년 8 월 23 일

30 년 전, 1989 년 8 월 25 일 NASA의 Voyager 2 우주선은 해왕성의 근접 비행을 통해 인류에게 태양계의 8 번째 행성을 처음으로 확대했습니다. 보이저, 토성, 천왕성, 해왕성 등 태양계 4 대 행성의 보이저 미션 그랜드 투어가 끝났다. 마지막이기도했다. 다른 우주선은 해왕성을 방문한 적이 없다. 1975 년 이후 보이저의 프로젝트 과학자 인 에드 스톤 (Ed Stone)은 "보 야저 행성 프로그램은 실제로 과학이 무엇인지 대중에게 보여줄 수있는 기회였다"며 "매일 새로운 것을 배웠다"고 말했다. 청록색과 코발트 색의 구름에 싸여있는 보이저 2 호가 밝힌 행성은 목성과 토성의 푸른 색 형제처럼 보였으며, 파란색은 메탄의 존재를 나타냅니다. 거대한 슬레이트 색의 폭풍은 목성의 그레이트 레드 스팟과 비슷한 "그레이트 다크 스팟"으로 불 렸습니다. 6 개의 새로운 달과 4 개의 고리가 발견되었습니다. 만나는 동안 엔지니어링 팀은 탐사선의 방향과 속도를 신중하게 변경하여 지구의 가장 큰 달인 트리톤 (Triton)과 밀접한 비행을 할 수있었습니다. 비행 거리는 지질 학적으로 젊은 표면과 활성 간헐천이 물질을 하늘로 뿜어내는 증거를 보여 주었다. 이것은 보이저가 화씨 영하 391도 (섭씨 235도)로 관측 한 자연계의 최저 표면 온도를 가졌음에도 불구하고 트리톤은 단순한 얼음 덩어리가 아님을 나타냅니다. 해왕성 비행의 결론은 보이저 성간 미션의 시작으로, 발사 후 42 년이 지난 지금도 계속되고 있습니다. Voyager 2와 그 쌍둥이 Voyager 1 (주피터와 토성으로도 비행)은 태양계 외곽에서 디스패치를 ​​계속 보냅니다. 해왕성 발생 당시 Voyager 2는 지구에서 약 29 억 마일 (47 억 킬로미터) 떨어진 곳이었습니다. 오늘날 우리로부터 110 억 마일 (180 억 킬로미터) 거리입니다. 가장 빠르게 움직이는 Voyager 1은 지구에서 130 억 마일 (210 억 킬로미터) 떨어져 있습니다. 거기에 도착 보이저 2 호가 해왕성에 도착했을 때 보이저 미션 팀은 5 번의 행성 교전을 완료했습니다. 그러나 큰 푸른 행성은 여전히 ​​독특한 도전을 제기했습니다.

이 글로벌 컬러 모자이크는 해왕성의 가장 큰 달인 트리톤을 보여줍니다. 분홍빛이 도는 메탄 얼음은 달 표면에 막대한 극지방을 구성 할 수 있지만,이 얼음 위에 짙은 줄무늬는 트리톤의 표면에서 분출되는 거대한 간헐천 같은 기둥에서 쌓인 먼지로 생각됩니다. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech

지구보다 태양에서 약 30 배 더 멀리 떨어져있는이 얼음 거인은 지구보다 햇빛의 약 0.001 배만받습니다. 이러한 저조도에서 Voyager 2의 카메라는 고품질 이미지를 얻기 위해 더 긴 노출이 필요했습니다. 그러나 우주선이 지구에 비해 약 60,000mph (90,000kph)의 최대 속도에 도달하기 때문에 노출 시간이 길면 이미지가 흐려질 수 있습니다. (과속 자동차의 창문에서 길가 표지판을 찍으려고한다고 상상해보십시오.) 그래서이 팀은 근접 접근 중에 Voyager 2의 스러 스터가 부드럽게 발사되도록 프로그래밍 하여 우주선의 전반적인 속도와 방향을 방해하지 않으면 서 우주선을 회전시켜 카메라를 목표에 집중하도록했습니다. 또한이 탐사선의 거리가 멀어 보이저 2의 무선 신호가 지구에 도달 할 때 다른 플라이 비의 신호보다 약한 것으로 나타났습니다. 그러나 우주선은 시간의 이점을 가졌다 : 보이저는 스페인 마드리드에있는 사이트의 무선 안테나를 이용하는 DSN (Deep Space Network)을 통해 지구와 통신한다. 호주 캔버라; 캘리포니아 주 골드 스톤. 1986 년 Voyager 2의 천왕성 만남에서 3 개의 가장 큰 DSN 안테나의 폭은 64 미터 (210 피트)였습니다. Neptune과의 만남을 돕기 위해 DSN은 접시를 70 미터 (230 피트)로 확장했습니다. 또한 호주 파크스의 또 다른 64 미터 (210 피트) 접시와 뉴 멕시코의 매우 큰 어레이의 여러 25 미터 (82 피트) 안테나를 포함하여 데이터를 수집하기 위해 근처에 비 DSN 안테나가 포함되었습니다. 이러한 노력을 통해 엔지니어는 Voyager를 크고 분명하게들을 수있었습니다. 또한 주어진 기간 동안 지구로 다시 전송 될 수있는 데이터의 양이 증가하여 우주선이 플라이 비에서 더 많은 사진을 다시 보낼 수있게되었습니다. 거기에 1989 년 8 월의 가까운 만남으로 이어지는 주에, Voyager 임무를 관리하는 캘리포니아 패서 디나에있는 NASA의 제트 추진 연구소 (JP Propulsion Laboratory)에서 대기가 활기를 띠었습니다. Voyager 2의 Neptune 접근 방식으로 촬영 한 이미지가 4 시간 동안 지구로 이동함에 따라 Voyager 팀원은 실험실 주변의 컴퓨터 모니터 주위를 둘러보기 위해 몰려 들었습니다. Stone은 "Voyager 행성과의 만남이 오늘날의 임무와 다른 점 중 하나는 인터넷이 없었기 때문에 팀 전체와 전 세계가 동시에 사진을 볼 수 있었을 것"이라고 Stone은 말했다. "이미지는 제한된 수의 위치에서 실시간으로 제공되었습니다."

보이저 2 호는 1989 년 8 월 26 일, 행성이 지구에 가장 가까이 접근 한 직후 넵튠 고리의 두 이미지를 촬영했습니다. 해왕성의 두 가지 주요 고리는 분명하게 보인다. 긴 노출 시간과 태양으로부터의 백라이트를 통해 두 개의 희미한 링이 보입니다. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech

그러나이 팀은 가능한 한 빨리 대중에게 업데이트를 제공하기 위해 노력했습니다. 따라서 8 월 21 일부터 8 월 29 일까지는 매일 기자 회견에서 자신의 발견을 전 세계와 공유 할 것입니다. 8 월 24 일, "Voyager All Night"라는 프로그램은 GMT 오전 4시 (8 월 24 일 캘리포니아에서 오후 9시)에 지구와 가장 가까운 탐사선에서 정기적 인 업데이트를 방송했습니다. 다음날 아침, Dan Quayle 부사장은 연구소를 방문하여 Voyager 팀을 추천했습니다. 그날 밤, Voyager와 함께 비행 한 Golden Record에 "Johnny B. Goode"이라는 노래가 포함 된 Chuck Berry는 JPL의 위업을 축하하는 행사에서 연주되었습니다. 물론 보이저의 업적은 30 년 전의 그 역사적인 주를 훨씬 뛰어 넘습니다. 두 탐사선은 이제 태양이 외부로 뿌려진 입자와 자기장의 고속 흐름에 의해 생성 된 행성 주변의 보호 버블 인 헬리오 스피어를 빠져 나간 후 성간 공간으로 들어갔다. 그들은 우리 은하의 다른 곳에서 폭발 한 별의 잔해로 가득 찬이 지역의 "날씨"와 조건에 대해 지구로보고하고 있습니다. 그들은 인류의 첫 번째 열악한 발걸음을 내딛고 다른 작동 프로브가없는 우주의 바다로 들어갔다. Voyager 데이터는 또한 NASA의 I 스텔라 (Interstellar Boundary Explorer)를 포함하여 다른 임무를 보완합니다. 이것은 태양의 입자가 나머지 은하계의 물질과 충돌하는 경계를 원격으로 감지합니다. NASA는 Voyager 관측을 활용하기 위해 2024 년에 출시 될 IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe)을 준비 중입니다. Voyagers는 13 와트 송신기가있는 결과를 냉장고 전구를 작동시키기에 충분한 전력으로 DSN 안테나에 다시 보냅니다. Stone은“매일 그들은 인간의 탐사선이 이전에는 없었던 곳을 여행하고있다. "출시 후 42 년이 지났지 만 여전히 조사 중입니다."

더 탐색 NASA : 40 주년을 맞아 Voyager 1에 대해 이야기 해 봅시다 추가 정보 : Voyager 임무 방문에 대한 자세한 내용은 voyager.jpl.nasa.gov/를 참조 하십시오. Voyager 2로 촬영 한 Neptune 이미지를 더 보려면 voyager.jpl.nasa.gov/galleries… oyager-took / neptune /을 방문하십시오. 제공자 제트 추진 연구소

https://phys.org/news/2019-08-years-voyager-historic-neptune-flyby.html

 

 

.방해없는 가벼운 물질 상호 작용

작성자 : Julia Weiler, Ruhr-Universität Bochum Sven Scholz (왼쪽)와 Arne Ludwig는 반도체에서 양자점을 생성하는 전문가입니다. 크레딧 : RUB, Kramer, 2019 년 8 월 23 일

효율적인 광 인터페이스는 양자 통신의 기초가 될 수 있습니다. 그러나 성장 과정에서 형성된 특정 구조는 신호를 방해합니다. 양자점 이라고하는 특정 반도체 구조 는 양자 통신의 기초를 구성 할 수 있습니다. 양자점에 의해 방출 된 광자 (빛 입자)가 원거리에 걸쳐 정보를 전달함으로써 물질과 빛 사이의 효율적인 인터페이스입니다. 그러나 구조는 기본적으로 통신을 방해하는 양자점을 제조하는 동안 형성됩니다. 바젤 대학, Ruhr-Universität Bochum 및 Forschungszentrum Jülich의 연구원들은 이제 이러한 간섭을 성공적으로 제거했습니다. 2019 년 8 월 9 일자 Communications Physics 저널에 보고서를 게시했습니다 . 장거리 정보 전송이 가능한 가벼운 입자 만약 연구원들이 좁은 공간에서 전자와 전자 정공 (전자가 존재하는 위치에서 양전하)을 가두면 반도체에서 양자점이 실현 될 수있다. 전자와 전자 정공은 여기 상태를 형성합니다. 그들이 재결합하면, 여기 상태가 사라지고 광자가 생성됩니다. 보훔의 응용 고체 물리학 (Applied Solid State Physics) 의장 인 아르네 루드비히 (Arne Ludwig) 박사는 “이 광자 는 장거리에 걸친 양자 통신에서 정보 매체로 사용될 수있다. 보훔에서 제조 된 양자점은 반도체 물질 인듐 비소에서 생성됩니다. 연구진은 갈륨 비소 기판에서 재료를 성장시킵니다. 이 공정에서, 매끄러운 인듐 비소 층은 단지 1.5 원자 층 의 두께, 소위 습윤 층으로 형성된다. 그 후, 연구원들은 직경이 30 나노 미터이고 높이가 몇 나노 미터 인 작은 섬을 생성합니다. 이들은 양자점입니다. 습윤 층의 간섭 광자 제 1 단계에서 증착되어야하는 습윤 층은 또한 붕괴되고 광자를 방출 할 수있는 여기 된 전자 정공 상태를 포함하기 때문에 문제를 일으킨다. 습윤 층에서, 이들 상태는 양자점보다 훨씬 쉽게 붕괴된다. 그러나 공정에서 방출 된 광자는 양자 통신에 사용될 수 없다. 오히려 시스템에서 정적 노이즈를 생성합니다. "습윤 층은 표면 전체를 덮고, 양자점은 반도체 칩의 천분의 일만을 커버하기 때문에 간섭 광이 양자점에 의해 방출 된 광보다 약 천배 더 강하다"고 Andreas Wieck 부장은 설명했다. 보훔 응용 고체 물리학 의장. "습윤 층은 양자점보다 약간 더 높은 주파수와 훨씬 더 높은 강도로 광자를 방출한다. 마치 양자점이 챔버 피치 A를 방출하는 것과 같지만, 습윤 층은 1000 배 더 큰 B를 방출 한 것과 같다."

추가 레이어로 간섭 제거

바젤 대학의 Matthias Löbl은“필요한 에너지 상태 만 여기함으로써 이러한 간섭을 무시할 수 있었다”고 말했다. "그러나 양자점이 양자 응용 프로그램에 대한 정보 단위로 사용하는 경우, 그것은 더 많은 전자로 충전하는 것이 이상적 일 수 있습니다. 그러나이 경우, 에너지 레벨 젖음 층에서 마찬가지로 흥분이 될 것"아르네 루드비히 덧붙였다. 연구팀은 이제 습윤 층의 양자점 위에 성장한 알루미늄 비소 층을 추가함으로써 이러한 간섭을 제거했다. 습윤 층 의 에너지 상태가 제거되어 전자와 전자 정공이 재결합하여 광자를 방출 할 가능성이 줄어든다.

더 탐색 한 양자점을 사용하여 다른 변화를 감지 추가 정보 : Matthias C. Löbl et al. 전자 습윤 층 상태가없는 InGaAs 양자점의 엑시톤, Communications Physics (2019). DOI : 10.1038 / s42005-019-0194-9 저널 정보 : 커뮤니케이션 물리 Ruhr-Universität Bochum 제공

https://phys.org/news/2019-08-detraction-free-light-matter-interaction.html

 

 

.처음으로 복잡한 양자 순간 이동 달성

로 비엔나 대학 오스트리아와 중국 과학자들은 처음으로 3 차원 양자 상태 (기호 이미지)를 전달하는 데 성공했습니다. 크레딧 : ÖAW / Harald Ritsch, 2019 년 8 월 23 일

오스트리아와 중국 과학자들은 처음으로 3 차원 양자 상태를 텔레포트하는 데 성공했습니다. 고차원 텔레포트는 미래의 양자 컴퓨터에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 오스트리아 과학 아카데미 (Academy Academy of Sciences)와 비엔나 대학 (University of Vienna)의 연구원들은 이전에는 이론적 인 가능성 만 실험적으로 입증했습니다. 중국 과학 기술 대학교 (University of Science and Technology of China)의 양자 물리학 자와 함께 복잡한 고차원 양자 상태를 텔레포트하는 데 성공했다. 연구팀은이 논문을 저널 < Physical Review Letters> 에서 처음으로보고합니다 . 그들의 연구에서 연구원 들은 한 광자 (빛 입자) 의 양자 상태 를 다른 먼 곳으로 순간 이동시켰다 . 이전에는 2 단계 상태 ( "qubits"), 즉 값이 "0"또는 "1"인 정보 만 전송되었습니다. 그러나 과학자들은 소위 "쿼트 (Qutrit)"라는 3 단계 상태를 순간 이동하는 데 성공했다. 양자 물리학 에서는 고전적인 컴퓨터 과학과 달리 "0"과 "1"은 동시에 또는 그 사이의 어떤 것도 가능하지 않습니다. 오스트리아-중국 팀은 이제 세 번째 가능성 "2"로이를 실제로 증명했습니다. 새로운 실험 방법 다차원 양자 순간 이동이 이론적으로 가능하다는 것은 1990 년대 이후 알려져왔다. 그러나 오스트리아 과학 아카데미의 비엔나 양자 광학 및 양자 정보 연구소의 Manuel Erhard는 "먼저, 우리는 필요한 기술을 개발할뿐만 아니라 고차원 텔레포트를 구현하기위한 실험적인 방법을 설계해야했다"고 말했다. 순간 이동 될 양자 상태는 광자가 취할 수있는 가능한 경로로 인코딩된다. 이들 경로를 3 개의 광섬유로 묘사 할 수있다. 가장 흥미롭게도, 양자 물리학에서는 단일 광자가 동시에 세 개의 광섬유 모두에 위치 할 수 있습니다. 이 3 차원 양자 상태를 순간 이동시키기 위해 연구자들은 새로운 실험 방법을 사용했다. 양자 순간 이동의 핵심은 소위 벨 측정입니다. 이 장치는 멀티 포트 빔 스플리터를 기반으로하며 여러 입력 및 출력을 통해 광자를 지향시키고 모든 광섬유를 함께 연결합니다. 또한 과학자들은 보조 광자를 사용했습니다.이 광자는 다중 빔 스플리터로 보내져 다른 광자를 방해 할 수 있습니다. 특정 간섭 패턴의 영리한 선택을 통해 양자 정보는 물리적으로 상호 작용하지 않고 입력 광자에서 멀리 떨어진 다른 광자로 전달 될 수 있습니다. 실험 개념은 3 차원으로 제한되지 않고, 원칙적으로 Erhard가 강조하는 바와 같이 임의의 수의 차원으로 확장 될 수있다.

양자 컴퓨터를위한 더 높은 정보 용량

이를 통해 국제 연구팀은 미래 양자 인터넷과 같은 실용적인 응용 프로그램을 향한 중요한 단계를 밟았습니다. 고차원 양자 시스템은 큐 비트보다 많은 양의 정보를 전송할 수 있기 때문입니다. 오스트리아 과학 아카데미와 비엔나 대학의 양자 물리학자인 Anton Zeilinger는 "이 결과는 양자 컴퓨터를 큐 비트 이상의 정보 용량과 연결하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 참여하는 중국 연구자들은 또한 다차원 양자 순간 이동에서 큰 기회를 보게됩니다. 중국 과학 기술 대학의 지안 웨이 ​​팬 (Jian-Wei Pan)은“차세대 양자 네트워크 시스템의 기초는 오늘날 우리의 기초 연구에 기반을두고있다”고 말했다. 팬은 최근 비엔나 대학과 아카데미의 초청으로 비엔나에서 강의를했습니다. 향후 연구에서 양자 물리학 자 들은 새로 얻은 지식을 확장하여 단일 광자 또는 원자 의 전체 양자 상태를 순간 이동하는 방법에 초점을 맞출 것이다 . 더 탐색 복잡한 양자 순간 이동에 한 걸음 더 다가 서다 추가 정보 : Yi-Han Luo et al. 고차원의 물리적 순간 이동, 물리적 검토 서한 (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.070505 저널 정보 : 실제 검토 서한 비엔나 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-08-complex-quantum-teleportation.html

 

 

.에너지를 공급하는 건물

ETH 취리히 Michael Walther 이동식 태양 전지판은 정적 태양 전지판보다 약 50 % 더 많은 에너지를 소비합니다. 크레딧 : Arno Schlüter, 2019 년 8 월 23 일

 ETH 취리히에서 개발 된 태양 광 외관은 전기 생산과 지능형 음영을 결합하여 최적의 에너지 균형을 달성합니다. 내부 공간의 가열 또는 냉각에는 에너지가 필요합니다. 보다 지능적인 건물 외관은 그 에너지의 많은 부분을 절약 할 수 있습니다. ETH 취리히에서 개발 된 시스템은 가동 가능한 태양 전지판을 사용하여 전기를 생산하는 동시에 날씨와 내부 사용에 적합한 양의 햇빛 또는 그늘을 허용합니다. 긍정적 인 에너지 균형 건축 및 건축 시스템 교수 인 Arno Schlüter와 그의 연구 그룹은 1 년 동안 소비하는 것보다 더 많은 에너지를 생산할 수 있도록 개별 방을 조절하는 적응 형 태양 외관 시스템을 개발했습니다. 그들은 최근에 네이처 에너지 (Nature Energy) 저널의 최근 판에서 그들의 발견을보고했다 . 혁신적인 외관은 경량 강철 케이블 네트워크에 장착 된 이동식 태양 전지판 어레이로 구성됩니다. 이들은 부드러운 로봇 요소에 의해 개별적으로 제어되고 수직 및 수평으로 움직입니다. 이 부드러운 로봇 액츄에이터는 시스템의 핵심입니다. 압력에 따라 모양이 변하는 부드러운 재질과 단단한 U 자형 조인트가있어 날씨가 혹독한 경우에도 폭풍에 견딜 수 있도록 제자리에 고정 할 수 있습니다. 연구원들은 시스템의 내구 시간을 테스트하고 Hönggerberg 캠퍼스에서 여러 프로토 타입으로 측정을 수행했습니다. 그들은 이동 가능한 태양 전지판이 맑은 여름날 건물 외관에 장착 된 정적 태양 전지판보다 약 50 % 더 많은 에너지를 소비한다는 것을 발견했습니다.

부드러운 액츄에이터가있는 태양 전지판. 크레딧 : Nature Energy

절감 가능성 시뮬레이션

그러나, 외관은 전기를 생성 할뿐만 아니라 건물 외피에 얼마나 많은 빛과 열이 침투하여 내부 기후를 조절할 수 있는지를 조절할 수 있습니다. 적응 형 학습 알고리즘은 패널의 이동을 제어하여 내부 공간의 냉난방 절약으로 순 에너지 수요를 줄입니다. 동시에 알고리즘은 건물의 현재 사용 방법을 고려하고 그에 따라 기후를 조정합니다. 룸의 에너지 소비를 이론적으로 줄일 수있는 정도를 결정하기 위해 연구원들은 프로토 타입의 데이터를 사용하여 몇 가지 시나리오를 시뮬레이션했습니다. 그들은 카이로, 취리히, 헬싱키에서 이동식 태양 광 외장이 장착 된 건물 봉투의 에너지 절약 잠재력을 계산했습니다. 그렇게하면서 그들은 사무실과 주거용 공간 모두에 대한 시뮬레이션을 실행했습니다. 온대 지역에서 가장 큰 잠재력 결과는 생활 공간보다 사무실에서, 추운 기후보다는 따뜻하고, 중앙 유럽과 같은 온대 지역 에서 에너지 절약이 더 높은 경향이 있음을 보여줍니다 . Arno Schlüter는 다음과 같이 결론을 내렸다. "주변 조건이 다양할수록 적응 형 파사드의 이점이 더 큽니다." 최고의 에너지 균형은 최신 표준으로 건축 된 건물의 온대 구역 (이 경우 취리히)의 사무실 공간 시뮬레이션에서 나타났습니다. 일년 내내 실내 난방과 냉방이 모두 필요한이 시나리오에서, 적응 형 외관은 편안한 실내 환경에 필요한 에너지의 115 %를 생성했습니다. 1920 년 이전에 건축 된 카이로에있는 집의 사무실 공간에 대한 시뮬레이션에서도 동일한 결과를 얻었으며, 그 결과 훨씬 더 많은 그늘과 냉각이 필요했습니다. 이 경우 파사드는 총 연간 에너지 요구량의 114 %를 생산했습니다. 다시 말해,이 연구는 새 건물과 오래된 건물 모두에 대한 에너지 절약 가능성을 강조하지만, 실내 공간과 그 사용과 관련하여 항상 외관을 고려해야합니다. Arno Schlüter는 “우리는 건물의 사용자 편의성과 에너지 효율성 간의 상충 관계를 해결하고자합니다 . "이론적으로 가장 에너지 효율적인 공간 은 창문이 없을 것입니다. 따라서 우리는 건물의 내부와 외부 사이의 지능적인 인터페이스가 어떻게 최적의 사용자 편의를 제공하고 과도한 에너지를 생성 할 수 있는지를 보여 드리게되어 기쁩니다 ." Schlüter 교수 그룹은 곧 적응 형 태양 외관이 실제 건물에 미치는 영향을 측정 할 수있게 될 것입니다.이 시스템은 현재 뒤벤 도르프에있는 NEST 연구 건물의 최상위 플랫폼에 건설중인 미래형 "HiLo"장치의 일부입니다.

더 탐색 건물의 에너지 효율을 향상시키는 새로운 외관 추가 정보 : Bratislav Svetozarevic et al. 적응 형 에너지 및 편안함 관리를위한 동적 태양 광 건물 봉투, Nature Energy (2019). DOI : 10.1038 / s41560-019-0424-0 저널 정보 : Nature Energy ETH 취리히 제공

https://techxplore.com/news/2019-08-energizing.html

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
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

 

 

.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정

박수진 1, 제1저자 연구원

 

박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어

추상

유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.

https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261

https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/

 

 

.세계 최초의 링크 계층 프로토콜로 양자 인터넷을 현실에 더 가까이

에 의한 기술의 델프트 대학 상위 계층 소프트웨어는 링크 계층 프로토콜을 사용하여 상자에 어떤 양자 하드웨어 시스템이 있는지 알 필요없이 얽힘 생성을 요청할 수 있습니다. 크레딧 : QuTech / Scixel, 2019 년 8 월 20 일

QuTech의 연구원들은 세계 최초의 양자 인터넷 기술을 달성했습니다. Stephanie Wehner 교수가 이끄는 팀은 실험 물리에서 실제 양자 네트워크로 양자 얽힘 현상을 가져 오는 소위 링크 레이어 프로토콜을 개발했습니다. 이것은 양자 인터넷이 현실이 될 수있는 날을 더 가까이 가져 오며 고전적인 인터넷으로는 달성 할 수없는 응용 프로그램을 제공합니다. 이 작업은 오늘 ACM SIGCOMM에서 발표되었습니다. 클래식 컴퓨팅에서 네트워크 스택이라고하는 소프트웨어 계층 모음은 컴퓨터가 서로 통신 할 수 있도록합니다. 네트워크 스택의 기본은 인터넷 프로토콜 또는 HTTP 와 같은 통신 프로토콜 입니다. Stephanie Wehner는 네트워크에서 사용하는 필수 프로토콜 중 하나는 링크 계층 프로토콜이며, 이는 불완전한 하드웨어로 인한 문제를 극복합니다. "우리 모두는 일상 생활에서 고전적인 링크 계층 프로토콜을 사용합니다. 예를 들어 Wi-Fi는 신뢰할 수 없습니다. 간섭 및 간섭으로 인한 무선 신호를 사용하여 호환 장치간에 데이터를 안정적으로 전송할 수 있습니다. " 양자 비트 또는 큐 비트의 전송에 기초한 양자 네트워크는 동일한 수준의 신뢰성을 요구한다. 스테파니 웨너 (Stephanie Wehner)는“우리 연구에서 양자 네트워크 스택을 제안했으며, 양자 네트워크를위한 세계 최초의 링크 계층 프로토콜을 구축했다”고 말했다. 기존의 고전 프로토콜은 양자 세계에서 도움을 줄 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 하나의 도전은 사용 된 기술들 간의 차이점에 의해 제시됩니다. Stephanie Wehner : "현재 큐비 트는 메모리에 오래 보관할 수 없습니다. 즉, 큐 비트를 사용하여 수행 할 작업에 대한 제어 결정을 매우 신속하게 수행해야합니다.이 링크 계층 프로토콜을 만들면 매우 까다로운 물리학으로 인한 장애물을 극복 할 수 있습니다. " 미래의 양자 인터넷 과 오늘날 우리가 보는 인터넷 사이에는 몇 가지 근본적인 차이점이 있습니다. 스테파니 웨너 (Stephanie Wehner)는 두 개의 양자 비트가 서로 얽히게 될 수 있다고 말했다. "이러한 엉킴은 연결과 비슷하다. 이것은 일반적으로 신호를 보내는 전형적인 링크 계층 프로토콜의 상황과는 매우 다르다. "기본 수준에서." 양자 인터넷 얽힘 현상은 양자 인터넷의 기초를 형성합니다. 두 개의 기본 입자가 얽히면 서로 연결되지 않는 방식으로 서로 연결됩니다. Axel Dahlberg 연구원은 이것이 완전히 새로운 범위의 애플리케이션을 가능하게한다고 말했다. "보안은 하나의 중요한 애플리케이션이다. 두 사용자 사이의 얽힌 네트워크 연결을 도청하는 것은 물리적으로 불가능하다. 또 다른 예를 들어,이 기술은 클럭 동기화를 향상시킬 수있다. 먼 거리에있는 천체 망원경을 결합 할 수있어 거대한 단일 망원경 역할을합니다. " Matthew Skrzypczyk 연구원은 제안 된 양자 네트워크 스택과 링크 계층 프로토콜의 중요한 기능은 프로토콜을 사용하여 작성된 미래의 소프트웨어가 많은 양자 하드웨어 플랫폼과 호환 될 수 있다고 말했다. "링크 계층 프로토콜을 사용하는 사람은 더 이상 기본 양자 하드웨어가 무엇인지 알 필요가 없습니다. 본 논문에서는 본질적으로 작은 양자 컴퓨터 인 다이아몬드의 질소 공석 센터에서 프로토콜의 성능을 연구합니다. 예를 들어, Ion Traps에서도 구현 될 수 있습니다. 이는 또한 우리의 링크 계층 프로토콜이 미래에 다양한 유형의 양자 하드웨어에서 사용될 수 있음을 의미합니다. "

양자 네트워크 시스템 구축

Stephanie Wehner는 다음 단계는 링크 계층 프로토콜을 사용하여 새로운 네트워크 계층 프로토콜을 테스트하고 시연하는 것이라고 말했다. "우리의 링크 계층 프로토콜을 사용하면 통신과 같은 직접 물리적 링크로 연결된 두 네트워크 노드간에 얽힘을 안정적으로 생성 할 수 있습니다 다음 단계는 중개 노드의 도움으로 광섬유에 의해 직접 연결되지 않은 네트워크 노드 사이의 얽힘을 생성하는 것입니다. 대규모 양자 네트워크를 실현하려면 물리 실험을 넘어서서 이동하는 것이 중요합니다 양자 네트워크 구축체계. 이것이 EU가 지원하는 양자 인터넷 얼라이언스 (QIA)의 목표 중 하나입니다. "

더 탐색 과학자들은 처음으로 '주문형'얽힘 링크를 만듭니다 추가 정보 : Axel Dahlberg et al., Preprint : arxiv.org/abs/1903.09778의 Quantum Networks 용 링크 레이어 프로토콜 에 의해 제공 델프트 공과 대학교

https://phys.org/news/2019-08-world-link-layer-protocol-quantum.html

 

 

.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포

 

논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,

June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.

 

소개

세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5  μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇  습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.

https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf