어두운 광자가 우주를 하나로 묶는 비밀 '제 5의 힘'인가?
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.물리학 자들은 벌레 구멍을 만들기위한 단계별 지침을 방금 발표했습니다
으로 폴 셔터 3 일 전 과학 및 천문학 웜홀을 통해 여행하는 작가의 묘사.웜홀을 통해 여행하는 작가의 묘사.(이미지 : © Shutterstock)
모두는 벌레 구멍을 원합니다. 누가 또 다른 지루한 별에 도달하기 위해 수만 년이 걸렸으며 우주 전역에서 길고 느린 경로를 여행하고 싶어합니까? 당신이 가장 가까운 벌레 구멍에 튀어 나와 잠깐 쉬고 우주의 이국적인 곳으로 들어갑니다. 기술적 인 어려움은 작지만, 웜홀 (Wormholes )은 지름길이 너무 길어서 지름길 터널이 형성 될 때 매우 불안정합니다. 마찬가지로, 하나의 광자를 구멍 아래로 보내 자마자 빛의 속도보다 빠르게 붕괴됩니다. 그러나 7 월 29 일, 프리 프린트 저널 arXiv 에 게재 된 최근 논문 은 거의 안정된 웜홀을 구축 할 수있는 방법을 찾았습니다. . 필요한 것은 두 개의 블랙홀과 무한히 긴 우주 현입니다. 쉬워요.
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웜홀 문제 원칙적으로 웜홀을 구축하는 것은 매우 간단합니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 , 질량과 에너지는 시공간의 구조를 뒤 틀립니다. 그리고 물질과 에너지의 특정 구성은 우주의 다른 두 부분 사이의 지름길 인 터널의 형성을 허용합니다. 관련 : 실제 생활에서 아인슈타인의 상대성 이론을 볼 수있는 8 가지 방법 불행히도 종이 위에서조차도 웜홀은 환상적으로 불안정합니다. 웜홀을 통과하는 단일 광자조차도 웜홀을 찢어내는 치명적인 캐스케이드를 유발합니다. 그러나 음의 질량을 건강하게 복용하면 (예, 무게는 반대 임) 웜홀을 통과하려는 규칙적인 물질의 불안정한 영향을 막아 통과 할 수 있습니다. OK, 음의 질량 문제가 존재하지 않는, 그래서 우리는 새로운 계획이 필요합니다. 웜홀 자체부터 시작하겠습니다. 입구와 출구가 필요합니다. 이론적으로 블랙홀 (아무것도 탈출 할 수없는 영역)을 화이트 홀 (아무것도 들어갈 수없는 이론적 영역)에 연결할 수 있습니다. 이 두 이상한 생물이 합쳐지면 아주 새로운 것, 벌레 구멍을 형성합니다. 따라서이 터널의 한쪽 끝으로 뛰어들 수 있으며 망각에 빠져있는 대신 상대방을 무해하게 왈츠 아웃합니다. 그러나 화이트 홀 도 존재하지 않습니다. 이봐, 까다로워지고있어 충전 화이트 홀이 없기 때문에 새로운 계획이 필요합니다. 고맙게도, 일부 영리한 수학은 가능한 블랙홀이라는 대답을 보여줍니다. 블랙홀은 전하를 운반 할 수 있습니다 (자연적으로 형성되는 방식 때문에 흔하지는 않지만 얻을 수있는 것을 취할 것입니다). 충전 된 블랙홀 의 내부는 이상한 곳으로 블랙홀 의 일반적인 점과 같은 특이성이 늘어나고 왜곡되어 다른 반대로 충전 된 블랙홀에 브리지를 형성 할 수 있습니다. Voila : 실제로 존재할 수있는 것만 사용하는 웜홀. 그러나이 웜홀 비아 충전 블랙홀에는 두 가지 문제가 있습니다. 하나, 그것은 여전히 불안정하고, 무언가 또는 누군가가 실제로 그것을 사용하려고하면, 그것은 떨어져 나갑니다. 다른 하나는 중력과 전기력을 통해 서로 반대쪽으로 충전 된 두 개의 블랙홀이 서로 끌어 당겨져 서로 떨어지면 하나의 크고 중립적으로 충전 된 쓸데없는 블랙홀을 얻는 것입니다.
벌레 구멍 그림 웜홀에 대한 예술가의 묘사. (이미지 제공 : Shutterstock)
우주 활을 씌우십시오 따라서이 모든 작업을 수행하려면 충전 된 두 개의 검은 색 구멍이 서로 안전하게 떨어져 있어야하며 웜홀의 터널이 자체적으로 열려 있어야합니다. 가능한 해결책 : 우주 문자열 . 우주 현은 시공간의 직물에서 얼음이 얼 때 형성되는 균열과 유사한 이론적 결함이다. 이 우주의 남은 음식은 빅뱅 이후 초의 첫 번째 분수의 초기, 엄숙한 날에 형성되었습니다 . 그것들은 양성자보다 넓지 않지만 길이가 1 인치 인 에베레스트 산 보다 큰 이국적인 물건 입니다. 그들은 우주 광선 검처럼 반으로 깨끗하게 썰기 때문에 결코 자신을 만나기를 원하지 않지만, 우리는 그것들이 존재하는지조차 확실하지 않기 때문에 크게 걱정할 필요가 없습니다. 우주. 여전히 존재하지 않는 이유는 없기 때문에 공정한 게임입니다. 그들은 웜홀과 관련하여 또 다른 매우 유용한 특성을 가지고 있습니다 : 엄청난 긴장. 다시 말해서, 그들은 정말로 밀리는 것을 좋아하지 않습니다. 웜홀을 우주 끈으로 꿰고 끈이 검은 구멍의 바깥 쪽 가장자리를 통과하여 양쪽 끝을 무한대로 늘릴 경우 끈의 장력으로 인해 충전 된 검은 구멍이 끌리지 않습니다 웜홀의 두 끝을 서로 멀리 떨어 뜨려 고정시킵니다. 본질적으로, 우주 줄의 먼 끝은 두 개의 반대되는 줄다리기 팀처럼 작용하여 블랙홀을 뒤로 유지합니다. 진전을 진정 하나의 우주 끈은 문제 중 하나를 해결하지만 (끝을 열어 놓음) 실제로 사용하면 웜홀 자체가 무너지는 것을 막을 수는 없습니다. 자, 또 다른 우주 현을 던져서 웜홀을 끼 우고 두 블랙홀 사이의 정상적인 공간을 통해 루핑합시다. 우주의 끈이 고리로 닫히면 흔들 리게됩니다. 이 진동 은 주위 의 시공간 구조를 휘젓고, 올바르게 조정하면 진동이 주변 공간의 에너지를 음화시켜 웜홀 내의 음의 질량처럼 효과적으로 작용하여 잠재적으로 안정화시킬 수 있습니다. 약간 복잡해 보이지만 최근 논문에서 이론 물리학 자 팀은 그러한 웜홀을 구성하는 단계별 지침을 제공했습니다. 완벽한 해결책은 아닙니다. 결국 우주 현의 고유 진동 – 웜홀을 열어 둘 수있는 것과 동일한 진동 – 에너지를 끌어 당기고 따라서 질량을 현에서 멀어지게하여 더 작고 작게 만듭니다. 본질적으로, 시간이 지남에 따라 우주 현은 웜홀이 완전히 무너지면서 망각에 빠지게됩니다. 그러나 뭉쳐진 웜홀은 메시지 나 물체가 터널을 따라 이동하여 실제로 죽지 않도록 충분히 오래 유지할 수 있습니다. 그러나 먼저 우주의 줄을 찾아야합니다.
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.어두운 광자가 우주를 하나로 묶는 비밀 '제 5의 힘'인가?
으로 폴 셔터 2 일 전 과학 및 천문학 그들이 어디에 있든, 그들은 숨기는 데 능숙합니다. 우주에 다섯 번째 힘이 있다면, 어두운 광자가 그 접착제 일 수 있습니다.우주에 다섯 번째 힘이 있다면, 어두운 광자가 그 접착제 일 수 있습니다.(이미지 : © Shutterstock)
우리 우주와 은하계를 형성하는 보이지 않는 손을 찾는 물리학 자들은 그들의 시선을 어두운쪽으로 돌렸다. 구체적으로, 한 팀은 모든 우주 암을 뒤져서 이른바 어두운 광자 를 찾고 있는데 , 이는 이전에 알려지지 않은 자연의 힘을 전달할 수 있습니다. 이 광자들은 모든 정상 물질과 암흑 물질 이라 불리는 보이지 않는 물질 사이의 상호 작용을 중재합니다 . 그러나 과학자들은 자연이 네 개의 알려진 힘에 의해 늘어나고 당겨지고 찢겨지고 찢어 졌다는 것을 오랫동안 알고 있었으므로 어떻게 다른 힘이 우리에게서 오랫동안 숨겨 질 수 있었습니까? 이 네 가지 알려진 세력은 우리의 일상 생활의 초석을 구성합니다 : 압제 적이지만 단거리 강한 핵력 구성합니다. 원자력 핵을 묶는 ; 불분명하고 속삭이는 약한 핵력으로 방사성 붕괴를 제어하고 중성미자라고하는 아 원자 입자와 대화합니다. 우리의 삶을 지배하는 대담하고 밝은 전자기력; 미묘한 중력은 사중주 중 가장 약합니다. 이 4 가지 기본 힘을 사용하여 물리학 자들은 우리의 아 원자 세계와 거시적 세계의 초상화를 그릴 수 있습니다. 이 네 캐릭터 중 하나를 포함하지 않는 상호 작용은 없습니다. 그럼에도 불구하고 여전히 우주에서, 특히 가장 큰 규모의 상호 작용에 관한 미스터리가 많이 있습니다. 우리가 은하계를 넘어 축소 할 때, 비린내가 생기고, 그 어류에 암흑 물질의 이름을 부여합니다. 암흑 물질이 단순하고 꾸미지 않는가? 아니면 클러치에 이전에 알려지지 않은 힘이 숨겨져 있는가?
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현재, 국제 물리학 자 팀은 프리 프린트 저널 arXiv 에서 온라인으로 자신의 연구 결과를 기술하고 있으며, 세계 최대의 원자 분쇄기 인 Large Hadron Collider의 데이터 덤프를 사용하여 그러한 힘을 찾아 냈습니다. 현재, 그들의 검색은 비어있었습니다. 그것은 좋은 것입니다. 그것은 우리의 알려진 물리 법칙이 여전히 유효 함을 의미합니다. 그러나 우리는 여전히 암흑 물질을 설명 할 수 없습니다. 관련 : 암흑 물질에 관한 11 가지 가장 큰 답변 어둠 속에서 길을 잃었다 암흑 물질은 우주의 전체 질량의 약 80 %를 차지한다고 가정되는 가상의 물질입니다. 그것은 큰 문제입니다. 우리는이 보이지 않는 모든 것들에 대한 책임이 무엇인지 모르지만 그것이 존재한다는 것을 알고 있으며, 가장 큰 단서는 중력 입니다. 우주에서 가장 큰 구조의 진화와 함께 은하계와 은하계 내의 별들의 움직임을 조사함으로써 천문학 자들은 거의 모든 것이 은하계의 눈을 만나는 것 이상이라는 결론에 도달했습니다. 암흑 물질에 대한 더 나은 이름은 보이지 않는 물질 일 수 있습니다. 알버트 아인슈타인의 모든 눈을 피할 수 없기 때문에 중력의 영향으로부터 추론 할 수 있지만 암흑 물질은 단순히 빛과 상호 작용하지 않습니다. 우리는 암흑 물질이 빛과 상호 작용하거나 (적어도 친숙한 물질과 같은 방식으로 빛과 상호 작용한다면) 신비한 물질을 보았 기 때문에 이것을 알고 있습니다. 그러나 우리가 알 수 있듯이 암흑 물질은 무엇이든간에 빛을 흡수하거나, 빛을 반사하거나, 굴절시키고, 산란 시키거나 빛을 방출하지 않습니다. 암흑 물질의 경우 빛은 단순히 개인이 아닌 그라 타입니다. 존재하지 않을 수도 있습니다. 따라서 현재 암흑 물질 입자가 몸을 통해 흐르고있을 가능성이 높습니다. 그 끝없는 흐름의 결합 된 질량은 중력의 영향을 통해 은하계의 운명을 형성 할 수 있지만, 심지어는 안녕하세요없이 정상적인 물질을 통과합니다. 무례하다, 나는 알고 있지만 그것은 당신에게 암흑의 문제이다.
빛을 가져 오기
우리는 암흑 물질이 무엇인지 알지 못하기 때문에 평범하고 기발한 모든 종류의 시나리오를 자유롭게 구성 할 수 있습니다. 암흑 물질의 가장 간단한 그림은 그것이 크고 기본적이라고 말합니다. 그렇습니다. 우주의 대부분을 차지하지만 질량이없는 다른 하나의 매우 많은 입자로 구성됩니다. 즉, 재료는 중력을 통해 자체적으로 알려질 수 있지만 다른 힘을 통해 상호 작용하지 않습니다. 우리는 절대로 다른 일을하는 암흑 물질을 엿볼 수 없습니다. 환상적인 시나리오는 더 재미있다. 이론가들이 지루해지면 암흑 물질이 무엇인지, 더 중요하게는 그것을 어떻게 감지 할 수 있는지에 대한 아이디어를 요리합니다. 흥미로운 암흑 물질 이론의 규모에서 다음 단계로 올라가면 물질은 때때로 약한 핵력을 통해 정상적인 물질과 대화 할 수 있다고한다 . 이 아이디어는 오늘날 전 세계의 암흑 물질 실험 및 탐지기에 동기를 부여합니다. 그러나 여전히 그 시나리오는 여전히 네 가지 자연의 힘이 있다고 가정합니다. 암흑 물질이 이전에 볼 수 없었던 종류의 입자 인 경우 , 이전에 알려지지 않은 자연의 힘 또는 아마도 아는 부부 와 함께 포장되어 있음을 제안하는 것이 타당합니다 (우리가 옳은지 알지 못하기 때문에) ? 이 잠재적 인 힘은 암흑 물질과 암흑 물질 만 이야기하게하거나 암흑 물질과 암흑 에너지 (우리가 이해하지 못하는)를 서로 얽히게하거나 우주의 정상과 암흑 부문 사이에 새로운 커뮤니케이션 채널을 열 수 있습니다. . 어두운 광자의 상승 밝은 영역과 어두운 영역 사이의 하나의 제안 된 통신 포털 은 전자기력의 친숙한 (빛) 광자와 유사한 어두운 광자 라고 하는 것 입니다. 우리는 어두운 광자를 직접 보거나 맛 보거나 냄새를 맡지 못하지만 우리 세계와 섞일 수 있습니다. 이 시나리오에서 암흑 물질은 상대적으로 거대한 입자 인 암흑자를 방출합니다. 이것은 그것들이 가벼운 지지대와는 달리 단거리에만 영향을 미친다는 것을 의미합니다. 그러나 때때로 어두운 광자는 일반 광자와 상호 작용하여 에너지와 궤도를 바꿀 수 있습니다. 이것은 매우 드문 이벤트입니다. 그렇지 않으면, 우리는 오래 전에 전자기 (electromagnetism)와 관련하여 펑키 한 무언가를 발견했을 것입니다. 따라서 어두운 광자에서도 암흑 물질을 직접 볼 수는 없지만 전자기 상호 작용의 덩어리를 검사하여 어두운 광자의 존재를 알아낼 수 있습니다. 그 덩어리의 작은 부분에서, 어두운 광자는 그것과 상호 작용함으로써 일반 광자로부터 에너지를 "훔칠"수 있습니다. 그러나 내가 말했듯이, 우리는 상호 작용의 덩어리가 필요합니다. 우리는 정확히 그것을 생산하기 위해 거대한 과학 기계를 만들었으므로 운이 좋았습니다. arXiv 논문에서 물리학 자들은 CERN에서 두 번째로 큰 입자 가속기 인 Super Proton Synchrotron의 3 년 분량의 데이터를 조사한 후 결과를보고했습니다. 이 실험을 위해 과학자들은 양자를 벽돌 벽과 같은 아 원자에 대항하여 부수고 여파의 모든 조각을 보았습니다. 잔해에서 연구원들은 전자를 발견했습니다. 3 년 동안 과학자들은 100 GeV 이상의 에너지로 200 억 개 이상의 전자를 계산했습니다. 전자는 입자로 대전되어 서로 상호 작용하기 때문에,이 실험에서 고 에너지 전자는 또한 많은 광자를 낳았다. 어두운 광자가 존재하는 경우, 실험에서 빛의 부족으로 나타나는 현상 인 일반 광자 중 하나와 상호 작용하고 에너지를 훔쳐 가야합니다. 광고 이 어두운 광자에 대한이 검색은 비어있었습니다. 모든 일반 광자가 존재하고 설명 되었으나 어두운 광자의 존재를 완전히 배제하는 것은 아닙니다. 대신,이 입자의 허용 가능한 특성에 제한을 둡니다. 그것들이 존재한다면, 그것들은 에너지가 낮고 (실험 결과에 기초한 GeV보다 적을 것) 일반 광자와 상호 작용하는 경우는 거의 없습니다. 그러나 암흑 자에 대한 탐색은 계속 진행될 것이지만, 제안 된 아 원자 세계의 생물에 대한 실험이 앞으로 더 진행될 것으로 보인다.
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.햇빛에서 청정 연료를 추출하는 신기술
주제 : Arizona State University 생화학 에너지 녹색 에너지 작성자 : RICHARD HARTH, ARIZONA STATE UNIVERSITY 2019 년 9 월 2 일 PEC CELL 새로운 연구에서 설명 된 실험적인 광전자 합성 셀의 이미지. 이러한 종류의 기술은 깨끗한 연료를 생성하는 화학 반응이 가능한 집광 반도체와 촉매 물질을 결합합니다. 학점 : Arizona State University의 Biodesign Institute
인간의 요구를 충족시키기에 충분한 에너지를 확보하는 것은 사회가 직면 한 가장 큰 도전 중 하나입니다. 이전에 신뢰할 수있는 원유, 가스 및 석탄은 이산화탄소와 기타 온실 가스의 방출을 통해 대기 질을 저하시키고 육지와 바다를 파괴하며 지구 기후의 취약한 균형을 바꾸고 있습니다. 한편, 지구의 빠른 산업화 인구는 2050 년까지 100 억에이를 것으로 예상됩니다. 깨끗한 대안은 긴급한 문제입니다. ASU의 Applied Structural Discovery를위한 Biodesign Center의 연구원들은 까다로운 글로벌 수요를 충족시키는 데 도움이되는 깨끗하고 지속 가능한 에너지를 만들 수있는 새로운 기술을 모색하고 있습니다. JACS (Journal of the American Chemical Society) 저널, ACS의 주요 저널 인 Brian Wadsworth, Anna Beiler, Diana Khusnutdinova, Edgar Reyes Cruz 및 해당 저자 인 Gary Moore가 결합한 기술을 설명하는 새로운 연구에서 깨끗한 연료를 생성하는 화학 반응이 가능한 집광 반도체 및 촉매 물질.
게리 무어 게리 무어 (Gary Moore)는 ASU 분자 과학 대학의 응용 구조 발견을위한 바이오 디자인 센터의 연구원이자 조교수입니다. 학점 : Arizona State University의 Biodesign Institute
새로운 연구는 이러한 장치의 주요 구성 요소의 미묘한 상호 작용을 탐구하고 기본 연료 형성 반응을 이해하기위한 이론적 프레임 워크를 설명합니다. 결과는 이러한 하이브리드 기술의 효율성과 성능을 개선하기위한 전략을 제시하여 상업적 생존력에 한 걸음 더 다가 가도록합니다. 이들 기술에 의한 수소 및 환원 된 탄소의 생성은 언젠가 연료, 플라스틱 및 건축 자재를 포함하여 광범위한 환원 된 탄소 원자재를 위해 화석 연료 공급원을 대체 할 수있다. ASU 분자 과학부 조교수 인 무어는“이번 연구에서 광 캡처 및 변환 기술을 화학 기반 에너지 저장 전략과 통합하는 시스템을 개발하고있다. 이 새로운 기술은 햇빛에서 직접 전기를 생성하는 대신 태양 에너지를 사용하여 연료를 생성 할 수있는 화학 반응을 일으켜 태양 에너지를 화학 결합에 저장합니다. “촉매가 매우 중요한 곳입니다. 반응의 선택 성과 이러한 변화를 이끌어 내기위한 전체 에너지 요구 사항을 모두 제어하는 것은 화학입니다”라고 Moore는 말합니다. 태양 아래 새로운 것 지속 가능하고 탄소 중립적 인 에너지 생산을위한 가장 매력적인 원천 중 하나는 고대와 풍요로운 태양입니다. 실제로, 태양 에너지 기술의 채택은 최근 몇 년 동안 상당한 추진력을 얻었습니다. 태양 광 (PV) 장치 또는 태양 전지는 햇빛을 모아서 에너지를 전기로 직접 변환합니다. 향상된 재료와 비용 절감은 특히 애리조나와 같이 흠뻑 젖은 주에서 태양 광 발전을 매력적인 에너지 옵션으로 만들었으며 수천 에이커에 전원을 공급할 수있는 여러 에이커를 포괄하는 대형 태양열 어레이를 갖추고 있습니다. Moore는“하지만 태양 광을 사용하는 태양 광 발전만으로는 충분하지 않습니다. 햇빛과 풍력과 같은 많은 재생 에너지를 항상 이용할 수있는 것은 아니므로 간헐적 인 자원의 저장은 미래의 모든 기술의 핵심 부분으로, 전세계의 인간 에너지 수요를 대규모로 충족시킵니다. Moore가 설명 하듯이 Nature의 핸드북에서 페이지를 빌리면 연구원들이 태양의 빛나는 에너지를 이용하여 지속 가능한 연료를 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 무어는“한 가지 분명하다. “예상 가능한 미래, 특히 지상 및 항공 운송 관련 응용 분야의 에너지 인프라의 일부로 연료를 계속 사용할 것입니다. 여기에서 우리의 연구에서 생생한 부분이 특히 중요해졌습니다. 자연이 탄소가 없거나 중성 인 연료를 생산하는 새로운 기술을 개발할 수있는 방법에 대한 힌트를 찾고 있습니다.” 솔라 플레어 Nature의 가장 인상적인 트릭 중 하나는 식물과 다른 광합성 유기체가 수십억 년 전에 마스터 한 과정 인 에너지가 풍부한 화학 물질을 생산하기 위해 햇빛을 사용하는 것입니다. 무어는“이 과정에서 빛이 흡수되고 에너지는 일련의 복잡한 생화학 변형을 주도하여 궁극적으로 우리가 먹는 음식과 긴 지질 시간에 걸쳐 현대 사회를 운영하는 연료를 생산합니다.
브라이언 워즈워스 Applied Structural Discovery를위한 Biodesign Center의 연구원 인 Brian Wadsworth는이 새로운 연구의 주요 저자입니다. 학점 : Arizona State University의 Biodesign Institute
현재 연구에서 그룹은 다양한 인공 장치를 통해 연료를 생산하는 데 사용되는 화학 반응의 효율성을 제어하는 주요 변수를 분석했습니다. Wadsworth는“이 논문에서 우리는 반도체 표면에서의 광 흡수, 반도체 내에서의 전하 이동, 촉매층으로의 전하 이동 및 화학적 촉매 화 단계 사이의 상호 작용을 설명하기 위해 동역학 모델을 개발했다. 이 그룹이 개발 한 모델은 효소 반응 속도와 반응이 일어나는 매질 (또는 기질) 사이의 관계를 설명하는 Michaelis-Menten kinetics로 알려진 효소 거동을 제어하는 유사한 프레임 워크를 기반으로합니다. 여기서,이 모델은 연료 형성을 위해 광 수확 반도체와 촉매 물질을 결합한 기술 장치에 적용됩니다. Wadsworth는“우리는 이러한 하이브리드 물질의 연료 형성 활동을 빛의 강도와 잠재력의 함수로 설명합니다. (유사한 Michaelis-Menten- 유형 동역학 모델은 항원-항체 결합, DNA - DNA 혼성화 및 단백질-단백질 상호 작용과 같은 현상을 분석하는 데 유용한 것으로 입증되었습니다 .) 시스템의 역학을 모델링 할 때이 그룹은 놀라운 발견을했습니다. 무어는“이러한 특정 시스템에서 촉매가 화학 반응을 일으키는 속도에 제한을받지 않는다”고 말했다. 우리는 그 촉매에 전자를 전달하고 활성화시키는 능력에 한계가있다. 그것은 표면에 부딪 치는 빛의 강도와 관련이 있습니다. Brian, Anna, Diana, Edgar는 실험에서 빛의 강도를 높이면 연료 형성 속도가 증가하는 것으로 나타났습니다.” 이 발견은 효율성을 극대화하기 위해 이러한 장치의 미래 설계에 영향을 미칩니다. “하이브리드 재료의 표면에 촉매를 추가하는 것만으로도 연료 생산 속도가 빨라지지는 않습니다. 우리는 기초 반도체의 광 흡수 특성을 고려해야한다. 이는 촉매의 선택과 촉매가 광 흡수 성분과 어떻게 상호 작용하는지에 대해 더 많이 생각하게한다”고 말했다. 희망의 가닥 이러한 태양열 연료 솔루션이 완성되기 전에 많은 작업을 수행해야합니다. 이와 같은 기술을 인간의 요구에 실용화하려면 효율성, 경제성 및 안정성이 필요합니다. “생물학적 어셈블리는자가 수리 및 재생산 능력을 가지고 있습니다. 이 측면에서는 기술 어셈블리가 제한되어 있습니다. 이것은 생물학으로부터 더 많은 것을 배울 수있는 영역 중 하나입니다”라고 Moore는 말합니다. 이 작업은 더 시급하지 않을 수 있습니다. 전세계 에너지 수요는 현재 약 17 테라 와트에서 30 세기 중반까지 30 테라 와트로 급증 할 것으로 예상됩니다. Moore는 중대한 과학 및 기술 장애 외에도 심각한 정책 변경도 필수적이라고 강조합니다. “미래의 에너지 수요를 어떻게 충족시킬 것인지에 대한 실제 의문이 있습니다. 우리가 환경 적으로 의식적이고 평등 한 방식으로 그렇게한다면 심각한 정치적 노력을 기울일 것입니다.” 새로운 연구는 지속 가능한 미래를 향한 긴 길의 한 걸음입니다. 이 그룹의 연구 결과는 광 흡수 물질 및 촉매와 관련된 광범위한 화학 변형과 관련이 있기 때문에 중요하다고 지적했다. Moore는“핵심 원리, 특히 조도, 광 흡수 및 촉매 작용 간의 상호 작용이 다른 재료에도 적용되어야합니다. 참고 자료 : Brian L. Wadsworth, Anna Mary Beiler, Diana Khusnutdinova, Edgar A. Reyes Cruz, Gary F. Moore, 8 월 28 일 2019, 미국 화학 학회지 . DOI : 10.1021 / jacs.9b07295
https://scitechdaily.com/new-technologies-to-extract-clean-fuel-from-sunlight/
.거머리에서 영감을 얻은 벽 등반 로봇
에 의해 캠브리지 대학 크레딧 : CC0 Public Domain, 2019 년 9 월 2 일
수직 벽을 등반 할 수있는 부드럽고 유연한 거머리 모양의 로봇이 공동 연구 프로젝트의 일부로 개발되었습니다. LEeCH (히 루디 나에서 영감을 얻은 장기적으로 확장 가능한 연속체 로봇 )는 도요 하시 공과 대학 기계 공학과 부교수 인 토모아키 마시모 (Tomoaki Mashimo) 박사가 이끄는 연구에서 발췌 한 것이다. 케임브리지 대학교 공학부 로봇 공학과. 이 연구는 Soft Robotics 저널에 실렸다. LEECH는 자연에서 탁월한 등반가 인 토지 거머리에서 영감을 받아 제한없이 몸을 늘리고 구부릴 수 있으며 유연한 구조 (샤워 호스 재질로 제작)와 두 개의 흡입 컵 덕분에 로봇이 성공적으로 올라갔습니다. 수직 벽을 아래로 내리고 수평으로 전환하여 다른쪽에 도달합니다. 벽 등반 로봇은 건물 검사 및 유지 보수, 재난 현장에서의 수색 및 구조 작업을 포함하여 광범위한 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다. 실제로 로봇은 벽의 장애물을 탐색하고 다른 방향으로 벽으로 전환해야 할 수도 있습니다. 로봇의 가장 어려운 과제는 벽 꼭대기로 올라가 정상을 가로 질러 다른쪽으로 넘어갈 수 있다는 것입니다.
크레딧 : University of Cambridge
Fumiya Iida 박사는 다음과 같이 말했다. 거머리에서 영감을 받아 로봇을 만들어서 한 표면에서 다른 표면으로 전환 할 수 있고 제약없이 수직 벽을 올라갈 수있게함으로써이 분야를 발전시키는 데 크게 기여했습니다. "이 프로젝트는 닥터 카나다 박사와의 공동 작업을 기반으로 한 것입니다. 우리 논문은 이론적 인 소프트 로봇 프레임 워크와 TUT의 새로운 액추에이터 기술의 성공적인 시너지 효과를 보여주었습니다." 연구팀은 거머리의 유리한 특성, 즉 가볍고 유연하며 확장 가능한 샤워 호스의 튜브 구조를 사용하여 새로운 모션 메커니즘을 설계했습니다. 로봇에는 병렬로 연결된 3 개의 유연한 튜브로 구성된 본체가 있습니다. 기어에 의해 공급되는 각각의가요 성 튜브의 길이를 제어함으로써 몸체가 구부러 지거나 길어질 수있다. TUT의 박사 프로그램 학생이자 연구 책임자 인 Ayato Kanada는 집에서 화장실에있을 때 LEECH에 대한 아이디어를 생각해 냈습니다. "무심코 수도꼭지를 켰을 때 샤워 호스가 마치 생명이있는 것처럼 열중했습니다. 그런 다음 호스를 조작 할 수 있으면 생활의 역동적 인 움직임으로 로봇을 만들 수 있다는 생각이 들었습니다. 그는 말했다. 연구팀은 현재 유체를 캐비티에 부어 튜브의 강성을 바꿀 가능성을 고려하고있다. 토지 거머리의 몸은 너무 가볍고 부드러워서 높이가 떨어지면 큰 피해를 입지 않을 것입니다. 마찬가지로 유연한 차체 구조의 로봇은 환경에 매우 적합 할뿐만 아니라 충돌에도 견딜 수 있습니다. 따라서 등반 로봇의 안전과 생존을 위해서는 가볍고 유연해야합니다. 더 탐색 새로운 소프트 로봇은 정말 짜증나
추가 정보 : Ayato Kanada et al. Tri-Tube Soft Actuator, Soft Robotics (2019)로 인한 대형 변형을 기반으로하는 클라이밍 로봇의 접근성 향상 (2019). DOI : 10.1089 / soro.2018.0115 에 의해 제공 캠브리지
https://techxplore.com/news/2019-09-wall-climbing-robot-leech.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/
.지방 흡수 XX 염색체는 여성의 심장병 위험을 높입니다
에 의해 켄터키 대학 Yasir Al-Siraj (R)는 Nature Communications의 논문 중 첫 번째로 심장 질환 위험에서 XX 염색체의 역할을 보여줍니다. 학점 : 켄터키 대학교 | 벤 코윈, 2019 년 9 월 3 일
켄터키 대학 (University of Kentucky)의 새로운 연구에 따르면 XX 성 염색체의 존재는 혈액 내 지방 순환을 증가시켜 동맥이 좁아지고 궁극적으로 심장 마비 및 관상 동맥 질환의 위험이 높아집니다. 이 연구는 2019 년 6 월 Nature Communications 에 발표되었다 . 여성의 주요 사망 원인은 관상 동맥 병 (CAD)이지만, 여성은 남성보다 거의 10 년 후 CAD가 발생합니다. 수년 동안 과학자들은 성 호르몬의 보호 효과로 인해 질병 개발이 10 년 동안 지연된 것으로보고 있습니다. 에스트로겐 및 프로게스테론과 같은 호르몬이 심장을 보호한다는 많은 증거가 있지만 과학자들은 심장에 대한 유전 성분 (X 염색체)의 영향에 대한 데이터는 거의 없습니다. 영국 의과 대학 약리 영양학과의 리사 카시스 (Lisa Cassis)가 이끄는 팀 은 심혈 관계에서 성 염색체 의 역할을 이해하기 시작했다 . Cassis의 팀은 생쥐에서 염색체 효과를 연구했으며, 가장 최근의 발견으로 호르몬을 제거하여 XX 염색체에서 제로를 발견 할 수있었습니다. 박사후 연구원이자 논문의 첫 번째 저자 인 Yasir Al-Siraj에 따르면, 혈액에 의해 운반되는 순환 지질의 수준이 너무 높으면 동맥 벽에 축적되기 시작하여 플라크가 쌓이게됩니다. 이 플라크는 동맥을 단단하게하고 좁혀서 중요한 기관 으로의 혈류 를 줄 입니다. 연구팀은식이에서 흡수되어 간에서 만들어진 지질을 조사했습니다. 영국의 연구 부사장 인 Cassis는 "우리의 X 성 염색체가 혈액과 동맥 의 지질 수준에 어떤 영향을 미치는지 살펴 보았습니다 ." 그들이 발견 한 것은 XX 성 염색체 조합이 지방의 효율적인 사용을 촉진한다는 것입니다. 카시스는“여자는 아기를 낳고 먹이기 위해 지방이 필요하다”며“우리는 잠재적으로 우리의 XX 성 염색체를 통해식이에서 지질을 효과적으로 흡수하여 지방 세포에 넣고 심지어는 그것을 만들 수 있도록 설정했다. 간." 여성이 폐경기에 부딪 히고 호르몬의 보호 효과가 사라질 때까지 모든 것이 괜찮습니다. 카시스가 "XX 중고품, 지방을 흡수하는 유전자형"이라고 부르는 여성을 남겨 둡니다. 연구팀은 약물 개발을위한 새로운 표적을 찾기 위해 간과 내장에서 변경된 유전자를 조사하고있다. 죽상 경화증에 영향을 미치는 표적 유전자를 찾을 수 있다면 과학자들은 기존 약물의 효과를 탐색하거나 새로운 약물을 개발할 수 있습니다. Al-Siraj는 그의 다음 단계는 죽상 동맥 경화증에서 X 염색체의 수의 역할을 연구하는 것이라고 말했다. "우리는 이번 발견이 두 개의 X 염색체가 존재하는지 또는 Y 염색체가 존재하지 않는지 알 수 없다"고 말했다. 이러한 발견은 또한 폐경기 이후 여성을 위한식이 선택을 유발할 수 있습니다 . Cassis는 "예를 들어, 매우 효과적인 지방 흡수제라면 폐경기 이후에는 지방 함량에주의해야한다"고 말했다.
더 탐색 Y 염색체의 유전자는 폐 고혈압으로부터 보호합니다 추가 정보 : Yasir AlSiraj et al., XX 성 염색체 보체는 쥐의 죽상 경화증, Nature Communications (2019)를 촉진 합니다. DOI : 10.1038 / s41467-019-10462-z 저널 정보 : Nature Communications 에 의해 제공 켄터키 대학
https://medicalxpress.com/news/2019-09-fat-absorbing-xx-chromosomes-heart-disease.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
https://youtu.be/HyvbmrjWLVE
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