양자 연구에서 양자의 인과 관계에 대한 새로운 연구
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.머신 러닝으로 강화 된 고급 광원 싱크로트론의 라이트 빔 성능
주제 : 인공 지능DOE로렌스 버클리 국립 실험실기계 학습대학 캘리포니아 버클리 으로 로렌스 버클리 국립 연구소 , 2019 11월 7일 빔 프로파일 고급 광원 싱크로트론 이 이미지는 CCD (charged coupled device) 센서에 의해 측정 된 픽셀로 표시되는 Berkeley Lab의 Advanced Light Source synchrotron에서 전자 빔의 프로파일을 보여줍니다. 기계 학습 알고리즘에 의해 안정화 될 때, 빔의 수평 크기 치수는 49 미크론 제곱 평균 제곱이고, 수직 크기 치수는 48 미크론 제곱 평균 제곱입니다. 까다로운 실험에서는 신뢰할 수있는 데이터를 보장하기 위해 해당 광선 크기가 몇 초에서 몇 시간 범위의 시간 규모에서 안정적이어야합니다. 크레딧 : Lawrence Berkeley National Laboratory
캘리포니아 버클리의 버클리 연구소 대학 (Berkeley Lab-University of California Berkeley)이 알고리즘을 성공적으로 시연 한 결과, 전세계 과학 광원에서 기술이 유용 할 수 있음을 보여 주었다. 싱크로트론 광원은 전자를 가속시켜 제어 된 빔에서 빛을 방출함으로써 다양한“색”또는 적외선에서 X 선까지의 파장으로 빛을 생성하는 강력한 시설입니다. 에너지학과 로렌스 버클리 국립 연구소 (Berkeley Lab)의 고급 광원과 같은 싱크로트론은 과학자들이 재료 과학, 생물학, 화학에서 물리 및 환경 과학에 이르는 분야에서이 빛을 사용하여 다양한 방법으로 샘플을 탐색 할 수 있도록합니다. 연구원들은 이러한 시료를 업그레이드하여보다 강렬하고 집중적이며 일관된 광선을 생성하여 광범위한 시료 유형에 대해 새롭고 더 복잡하고 자세한 연구를 수행 할 수있는 방법을 발견했습니다. 그러나 일부 광선 특성은 여전히 특정 실험에 대한 과제를 제시하는 성능 변동을 나타냅니다. 수십 년 전의 문제 해결 이러한 싱크로트론 시설 중 다수는 수십 개의 동시 실험을 위해 다양한 유형의 조명을 제공합니다. 또한 이러한 개별 빔라인에서 광선 속성을 향상시키기 위해 약간의 조정만으로도 전체 시설에서 전반적인 광선 성능으로 되돌아 갈 수 있습니다. 싱크로트론 설계자와 운영자는 이러한 변동을 가장 완고하게 보상하기위한 다양한 접근 방식으로 수십 년 동안 씨름했습니다. 그리고 이제 버클리 랩 (Berkeley Lab)과 UC 버클리 (University Berkeley)의 대규모 연구팀은 기계 학습 도구가 이러한 변동을 크게 상쇄하는 조정을 통해 실험을 위해 광선 크기의 안정성을 향상시키는 방법을 성공적으로 입증했습니다. 수 마이크론 이하 (100 만분의 1 미터 미만) 정밀도로 0.4 %까지 감소한 몇 퍼센트. 이 도구는 2019 년 11 월 6 일자 Physical Review Letters 저널에 발표 된 연구에 자세히 설명되어 있습니다. 빔 크기 안정화에서 머신 러닝 성공
이 차트는 고급 광원 작업 중에 신경망이 구현 될 때 수직 빔 크기 안정성이 어떻게 크게 향상되는지 보여줍니다. 소위 "피드 포워드 (feed-forward)"보정이 구현 될 때, 수직 빔 크기의 변동은 수 퍼센트에 이르는 레벨에서 하위 퍼센트 레벨 (노란색 강조된 섹션 참조)까지 안정화됩니다. 크레딧 : Lawrence Berkeley National Laboratory
기계 학습은 컴퓨터 시스템이 일련의 데이터를 분석하여 복잡한 문제를 해결하는 예측 프로그램을 구축하는 인공 지능의 한 형태입니다. ALS에서 사용되는 기계 학습 알고리즘은 인간의 뇌 기능과 느슨하게 유사한 방식으로 데이터의 패턴을 인식하도록 설계 되었기 때문에 "신경망"의 형태라고합니다. 이 연구에서 연구자들은 전자 빔으로부터 빛을 생성하는 데 사용되는 자기 장치의 위치를 포함하는 ALS로부터 전자 빔 데이터를 신경망으로 공급했다. 신경망은이 데이터의 패턴을 인식하고 다른 장치 매개 변수가 전자 빔의 폭에 어떤 영향을 미치는지 식별했습니다. 기계 학습 알고리즘은 전자 빔을 최적화하기 위해 자석 조정을 권장했습니다. 전자 빔의 크기는 자석에 의해 생성 된 결과적인 빔을 반영하기 때문에, 알고리즘은 ALS에서 재료 특성을 연구하는 데 사용되는 광선을 최적화했습니다. 솔루션은 글로벌 영향을 미칠 수 있습니다 ALS에서의 성공적인 시연은이 기술을 다른 광원에도 적용 할 수있는 방법을 보여 주며 특히 ALS-U 프로젝트로 알려진 ALS의 업그레이드를 통해 전문화 된 연구에 유용 할 것입니다. "이것의 아름다움"이라고 작년에 은퇴하고 오랜 광속 크기 안정성 문제에 대한 기계 학습 솔루션에 대한 초기 토론과 탐색에 참여한 버클리 랩 계열사 인 Hiroshi Nishimura는 말했습니다. "가속기가 무엇이든, 기존 솔루션이 무엇이든이 솔루션은 그 위에있을 수 있습니다." ALS 책임자 인 Steve Kevan은“이것은 ALS와 ALS-U에게 매우 중요한 발전입니다. 몇 년 동안 우리는 X- 선 현미경의 이미지에서 인공물에 문제가있었습니다. 이 연구는 머신 러닝을 기반으로 한 새로운 피드 포워드 접근 방식을 제시하며 문제를 크게 해결했습니다.” ALS-U 프로젝트는 약 100 미크론 수준에서 10 미크론 미만으로 광선의 좁은 초점을 증가시킬뿐만 아니라 일관되고 신뢰할 수있는 광속 특성에 대한 수요를 높입니다. 기계 학습 기술은 1993 년 ALS가 시작된 이후 수십 년에 걸쳐 개선 된 기존 솔루션을 기반으로하며, 개별 빔라인에서의 조정을 실시간으로 보상하는 ALS 링을 따라 자석에 대한 지속적인 조정에 의존합니다. 25 년 전에 ALS를 온라인으로 제공 한 팀의 일원이었던 Nishimura는 4 ~ 5 년 전에 가속기 응용 프로그램을위한 기계 학습 도구의 잠재적 응용을 연구하기 시작했다고 말했다. 그의 대화는 버클리 랩 (Berkeley Lab)과 UC 버클리 (UC Berkeley)의 컴퓨팅 및 가속 전문가들에게까지 이어졌으며이 개념은 약 2 년 전에 시작되었습니다. ALS 작업 중 성공적인 테스트 연구원들은 올해 초 ALS 링 주변의 두 곳에서 알고리즘을 성공적으로 테스트했습니다. 그들은 ALS 사용자들에게 새로운 알고리즘의 테스트에 대한 실험을하고 경고하고 예상치 못한 성능 문제에 대한 피드백을 요청했습니다. ALS의 박사후 연구원 인 C. Nathan Melton은 2018 년에 기계 학습 팀에 합류했으며 전 UC 버클리 대학원생 인 Shuai Liu와 긴밀히 협력 해왔다. 노력에 크게 기여하고 연구의 공동 저자입니다. ALS의 액셀러레이터 운영 및 개발 담당 부사장이자 기계 학습 노력의 수석 연구원 인 Simon Leemann은 다음과 같이 말했습니다.“테스트에 대한 부정적인 피드백은 없었습니다. 팀이 사용한 모니터링 빔라인 중 하나는 가속기 성능을 지속적으로 측정하는 진단 빔라인이고, 다른 하나는 실험이 활발히 진행되고있는 빔라인이었습니다.”ALS의 수석 과학자이자 컴퓨팅 프로그램 책임자 인 Alex Hexemer는 공동의 역할을 수행했습니다. 새로운 도구 개발을 주도합니다. 활발한 실험을하는 Beamline, Beamline 5.3.2.2는 스캐닝 투과 X- 선 현미경 또는 STXM이라는 기술을 사용하며, 과학자들은 실험에서 향상된 광선 성능을보고했습니다. 기계 학습 팀은 향상된 광선 성능은 또한 샘플 구조를 나노 미터 수준 (수십 미터)까지 분해 할 수있는 Ptychography와 같은 고급 X-ray 기술에도 적합하다고 언급했습니다. 및 X- 선 광자 상관 분광법 (X-ray photon correlation spectroscopy) 또는 XPCS는 균일 한 구조를 갖지 않는 고농축 물질의 빠른 변화를 연구하는 데 유용합니다. Leemann은 샘플과 상호 작용하는 일정한 강도의 안정적이고 고도로 집중된 광선을 필요로하는 다른 실험들도 기계 학습 향상의 이점을 얻을 수 있다고 Leemann은 지적했다. "샘플에 대한 작은 영역 스캔으로 실험의 요구 사항이 점점 더 어려워지고 있습니다."라고 그는 말했습니다. "이러한 결함을 바로 잡을 수있는 새로운 방법을 찾아야합니다." 그는 광원 커뮤니티가 겪고있는 핵심 문제와 머신 러닝 도구가 해결하는 문제는 빔라인의 소스 포인트에서 변동하는 수직 전자 빔 크기라고 지적했다. 소스 포인트는 광원의 전자 빔이 특정 빔라인의 실험으로 이동하는 빛을 방출하는 포인트입니다. 이 지점에서 전자 빔의 너비는 자연스럽게 안정적이지만 높이 (또는 수직 소스 크기)는 변동될 수 있습니다. 인공 지능의 '블랙 박스'열기 Leemann은 "이것은 팀 과학의 아주 좋은 예"라며 가속기 성능 향상을위한 머신 러닝의 실행 가능성에 대한 초기 회의론을 극복하고 그러한 도구가 어떻게 실질적인 이점을 얻을 수 있는지에 대한 "블랙 박스"를 열었다 고 Leeman은 지적했다. . “이것은 전통적으로 가속기 커뮤니티의 일부였던 도구가 아닙니다. 우리는 정말 어려운 문제를 해결하기 위해 서로 다른 두 지역 사회의 사람들을 모았습니다.”약 15 명의 버클리 연구소 연구원들이이 노력에 참여했습니다. Leemann은“기계 학습에는 근본적으로 두 가지가 필요합니다. 문제를 재현 할 수 있어야하고 엄청난 양의 데이터가 필요합니다. "모든 데이터를 사용하고 알고리즘이 패턴을 인식하도록 할 수 있다는 것을 깨달았습니다." 데이터는 개별 빔라인에서 조정이 이루어짐에 따라 전자빔 성능에 작은 변화가 있음을 보여 주었고, 알고리즘은 전자빔을 조정하여 기존의 방법보다이 영향을 더 잘 무시할 수있는 방법을 찾았습니다. Leemann은“문제는 약 35 개의 매개 변수로 구성되어 있습니다. “신경망이 일단 훈련되면 어떻게 되었는가 – 그것을 교정하기 위해 아무것도하지 않았다면 기계의 소스 크기에 어떤 일이 일어날 지 예측할 수있게 해주었다. “이 모델에는 특정 유형의 자석에서 변경 한 내용이 해당 소스 크기에 어떤 영향을 미치는지 설명하는 추가 매개 변수가 있습니다. 따라서이 신경망 예측에 따라 우리가 만들고자하는 빔 크기를 기계에 적용하는 파라미터를 선택하기 만하면됩니다.”라고 Leemann은 덧붙였습니다. Leemann은 알고리즘 지향 시스템이 초당 최대 10 배의 속도로 보정을 수행 할 수 있지만,이 단계에서 성능을 향상시키는 데 1 초에 3 번 정도 적절한 것으로 보인다고 Leemann은 말했다. 새로운 기계 학습 응용 프로그램 검색 기계 학습 팀은 2018 년 8 월 미국 에너지 부로부터 2 년간의 자금을 지원 받아 SLAC National Accelerator Laboratory의 Stanford Synchrotron Radiation Lightsource와 공동으로이 프로젝트 및 기타 기계 학습 프로젝트를 수행했습니다. Leemann은“우리는 이것을 지속적으로 개발할 계획이며, 우리가 시도하고 싶은 몇 가지 새로운 기계 학습 아이디어도 가지고 있습니다. Nishimura는 "인공 지능"이라는 유행어가 수년 동안 연구 커뮤니티에서 유행하고있는 것처럼 보인다고 말했다. "이번에는 마침내 뭔가 실제적인 것 같습니다."
### 참조 : SC Leemann, S. Liu, A. Hexemer, MA Marcus, CN Melton, H. Nishimura 및 C. Sun,“싱크로트론 광원에서 소스 속성의 머신 러닝 기반 모델 독립적 안정화 데모”, 2019 년 11 월 6 일 , 실제 검토 서한 . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.194801 Advanced 광원과 Stanford Synchrotron Radiation Lightsource는 DOE Science of Office 사용자 시설입니다. 이 작업에는 버클리 랩의 전산 연구 부서의 연구원들이 참여했으며 에너지 부의 기본 에너지 과학 및 고급 과학 컴퓨팅 연구 프로그램의 지원을 받았습니다.
.200 년 후 재발견 된“멸종 된 종”을 만나십시오
TOPICS : 생물 다양성식물환경멸종식물 과학Stellenbosch University 작성자 STELLENBOSCH UNIVERSITY 2019 년 11 월 6 일 Psoralea Cataracta는 분수 부시의 한 유형입니다 1804 년 서부 케이프의 툴바 흐 (Tulbagh) 지역에서 산 스트림 근처에서만 발생하는 수풀의 일종 인 프 소라 리아 카타 락타 (Psoralea cataracta)의 섬세한 꽃과 실 모양의 꽃 줄기. 멸종 된 종은 남아프리카의 빈트 후크 산맥에서 200 년 후에 재발견되었습니다.
1804 년에 마지막으로 보았던 psoralea cataracta는 박사 학위 인 Brian du Preez에 의해 재발견되었습니다. 그는 케이프 타운 대학교의 식물학 학생으로, 실수로 툴바 흐 근처 농장의 강가에있는 좁은 선로에서 우연히 발견되었다. 1800 년대 서부 케이프에서 최초로 산림 및 농업으로 잃어버린 것으로 기록 된 종 중 하나는 툴바 그 지역의 계곡 옆에서 자라는 종아리의 샘 부시의 일종 인 재발견되었습니다. 소 랄리 아 백내장 은 Ph.D. Brian du Preez에 의해 발견되었습니다. 그가 실수로 Tulbagh 근처 농장의 강가에있는 좁은 선로에서 우연히 만났을 때 식물학 학생. 지금까지 P. cataracta 는 1804 년 "Tulbagh waterfall"에서 수집 한 단일 표본에서만 알려졌으며 2008 년에 많은 열매가없는 수색 끝에 공식적으로 남아공 식물의 Red Data List에서 멸종으로 선언되었습니다. Psoralea 백내장의 섬세한 꽃과 실 같은 꽃 줄기의 클로즈업
1804 년 서부 케이프의 툴바 흐 (Tulbagh) 지역에서 산 스트림 근처에서만 발생하는 샘 부시의 일종 인 프 소라 리아 카타 락타 (Psoralea cataracta)의 섬세한 꽃과 실 모양의 꽃 줄기. 툴바 그 폭포 주변의 희귀 한 멸종 위기 야생화 (CREW) 관리인으로서의 자원 봉사자로서의 이전 검색 노력에서, 그는 이것이 무엇을 발견했는지 즉시 알게되었습니다. 소 랄리 아 백내장 .” 영국에 기반을 둔 프소 랄리 아 ( Psoralea) 속의 국제적으로 인정받는 전문가 인 찰스 스터 튼 (Charles Stirton) 교수 와 그의 공동 관리자는 1804 년에 마지막으로 목격 된 잃어버린 종들이 실제로 재발견되었음을 확인했습니다. “나에게 결정적인 특징은 현저한 조약, 매우 긴 사상자, 그리고 독특한 꽃색입니다. 이것은 많은 산악 지역에서 케이프가 여전히 어떻게 탐험되지 않았는지를 보여주기 때문에 매우 중요한 발견입니다. 많은 케이프 플로라가 화재 직후에 나타나서 빨리 사라지고 때로는 불이 불규칙하기 때문에 적시에 지역에있을 가능성이 적습니다. 훌륭한 발견을 위해 Brian에게 잘 해냈습니다.”그는 영국에서 전자 메일을 씁니다. Psoraleas Cataracta와 식물학 학생 Brian Du Preez
1804 년에 마지막으로 목격 된 Psoralea cataracta는 박사 인 Brian du Preez에 의해 재발견되었습니다. 케이프 타운 대학교의 식물학 학생은 실수로 서부 케이프의 툴바 흐 (Tulbagh) 근처 농장의 강가에있는 좁은 길을 따라 우연히 발견되었다. 크레딧 : Wiellen Fourie, Stellenbosch University
CREW의 프로젝트 관리자 인 이스마일 에브라힘 (Ismail Ebrahim)은 이것이 놀라운 발견이라고 동의합니다. Cape Flora를 사용하면 대부분의 종이 정말 작은 패치로 제한되어 있고 구타를하지 않으면 놓치기 쉽습니다. "이것은 또한 예전과 마찬가지로 적절한 들판 식물학의 가치를 보여줍니다"라고 덧붙입니다. 지금까지 26 세의 학생은 오랫동안 잃어버린 종을 찾는 것으로 명성을 쌓고 있습니다. 2016 년 스텔 렌 보쉬 대학교 (Stellenbosch University, SU)의 식물학 학사로, 그는 완 두류 에서 추정 된 2 종의 멸종 종인 Polhillia ignota 와 Aspalathus cordicarpa를 각각 1928 년과 1950 년대에 재발견 하고 그 후 Polhillia 에서 MSc를 완료 했습니다. 2017 년, SU에서도. 올해 그는 Ceres 북쪽의 Swartruggens 산맥에있는 Riet 강 유역의 모래 언덕에서 자라는 새로운 종의 Aspalathus 를 수집했습니다 . 그는 Riet River의이 부분이 과수원 확장을 위해 지정 되었기 때문에 현재 종을 설명하기 위해 서두르고 있습니다. “우리는 설명한 내용 만 보존 할 수 있습니다. 공식적으로 기술 된 종들만 레드 데이터 목록 (Red Data List) 지위를받을 수 있으며, 법에 의해 보존 상태에 따라 개발되지 않도록 보호 할 수있다”고 경고했다. 이러한 이유로 브라이언은 그의 박사 학위를 위해 광역 케이프 플로리 전 지역 (GCFR)에서 인디고 페라 (Indigofera) 속의 개정판을 다루기로 결정 했습니다. 이 다양한 속은이 지역에서 100 종이 넘는 종으로 구성되며 30 종 이상의 새로운 종이 공식적으로 설명됩니다. 그는 그의 닛산 베이 키에서 리히터 스 벨트에서 동부 케이프까지, 그리고 지난 6 개월 동안의 모든 것들을 수천 킬로미터에 걸쳐서 60여 종의 인디고 페라 종을 이미 수집했습니다 . 식물 학자들에게 매년 9 월부터 11 월까지의 기간은 대부분의 식물이 꽃을 피우는시기입니다. 다음 주에 그는 가든 루트와 이스턴 케이프로 3 주간 견학을합니다.
https://scitechdaily.com/meet-the-extinct-species-that-was-just-rediscovered-after-200-years/
.과학자들이 한계를 조사함에 따라 얼음과 액체의 공존이 나노 스케일로 분해됨
TOPICS : 유타워터아이스 아이스스케일대학 으로 유타 대학 2019년 11월 5일 얼음 액체 물이 나노 스케일 일러스트를 분해 함
얼음의 가장 작은 입자는 얼마나 작습니까? 눈송이가 아니고 1 인치의 엄청나게 작은 크기로 측정됩니다. 2019 년 11 월 4 일에 발간 된 새로운 연구 에 따르면 , 국립 과학원 (National Academy of Sciences )의 논문에서 얼음이 형성 될 수있는 가장 작은 나노 방울은 90 개의 물 분자 (가장 작은 바이러스 크기의 10 분의 1)에 불과합니다. 유타 대학교의 화학 교수이자 공동 저자 인 발레리아 몰린로 (Valeria Molinero)에 따르면, 소규모로 얼음과 물 사이의 전환이 약간 어려워지고 있습니다. 그녀는“얼음이 담긴 물 한 잔을 마시면 유리의 물이 시간의 함수로 모든 얼음과 모든 액체를 돌리는 것을 볼 수는 없습니다. 그녀는 가장 작은 물 나노 방울에서 그것이 일어난 일이라고 그녀는 말한다. “얼음 I”가 중요한 이유 물과 얼음 사이의 전이는 지구상에서 상 (고체, 액체 및 가스) 사이의 가장 중요한 변형 중 하나이며, 기후의 독특한 영향을 미치면서 생명의 생존력을 조절합니다. 따라서 얼음 형성으로 이어지는 조건을 이해하는 것은 환경 및 지구 과학, 물리, 화학, 생물학 및 공학을 포괄하는 영역에서 활발한 탐구입니다. 얼음은 지구상에 거의 독점적으로“얼음 I”로 알려진 고차 6 각형 결정 구조로 존재합니다. 대기에서 작은 물 클러스터는 형성되어 결빙되어 더 큰 결정과 결국 구름을 심습니다. 그러나 열역학적 효과가 경쟁하기 때문에 특정 직경 이하에서는 이러한 물 클러스터가 열역학적으로 안정적인 얼음 I을 형성 할 수 없습니다. 물 분자는 90 개부터 400 개까지 다양합니다. 과냉각 : 느리고 느림 과거에,이 한계를 실험적으로 연구하는데있어서의 주요 장벽은 과냉각 액체 클러스터를 냉각시켜 얼음 격자가 제대로 형성 될 수있을 정도로 느리게하는 것이었다. 냉각은 너무 빨리 냉각되어 비정질 얼음 덩어리를 생성합니다. 클러스터가 천천히 균일하게 냉각되지 않으면 결과적으로 부 자연스러운 얼음상의 조합이 발생합니다. 얼음 형성의 컴퓨터 시뮬레이션은 나노 스케일 물리와 얼음 형성을 복제하는 데있어 고유 한 문제에 직면 해 있습니다. 새로운 연구에서 유타 대학교, 캘리포니아 대학교, 샌디에이고, 괴팅겐 대학, 괴팅겐의 막스 플랑크 태양 광 시스템 연구 및 역학 및 자기 조직을위한 연구원들은 최근 시뮬레이션과 실험의 진보를 결합하여 나노 미터 크기의 클러스터에서 얼음-액체 전이에 작용하는 구속 조건 사이의 상호 작용. 냉각 문제를 극복하기 위해 괴팅겐 팀은 초기에 약 60 마이크로 미터 직경의 노즐을 통해 물과 아르곤의 혼합물을 팽창시켜 원하는 크기의 클러스터를 생성하는 분자 빔을 사용했습니다. 그 결과 생성 된 빔은 클러스터의 형성을 제어하기 위해 냉각 속도가 떨어지는 3 개의 별개의 영역을 통해 깔려 져 150K (-123 ° C 또는 -189 ° F)의 저온에 도달합니다. 샌디에고와 유타 팀이 개발 한 물의 컴퓨터 모델을 사용하여 나노 방울의 특성을 시뮬레이션했습니다. 얼음의 끝 클러스터에서 얼음 I 로의 전이를 모니터링하기 위해 적외선 분광 서명을 사용하여 연구자들은 실험적 접근법과 이론적 접근법 사이에 유망한 일치를 발견했습니다. 결과는 클러스터가 약 90 개의 물 분자 일 때 "얼음 끝"이 발생한다는 강력한 증거를 제공합니다. 이 크기에서 클러스터는 직경이 약 2 나노 미터에 불과하거나 일반적인 눈송이보다 약 백만 배 더 작습니다. 샌디에고 캘리포니아 대학 (University of California)의 프란체스코 페 사니 (Fransco Paesani)는“이 연구는 지난 30 년 동안 미세한 물의 성질을 연구하기위한 실험적이고 이론적 인 개념을 일관된 방식으로 연결하여 현재 일반적인 관점에서 볼 수있다”고 설명했다. 예기치 않은 진동 예상치 못하게, 연구원들은 시뮬레이션과 실험에서 얼음의 공존이 거시적 (대규모) 얼음과 0 °에서 발생하는 물에서 경험하는 예리하고 명확하게 정의 된 녹는 전이와 90 ~ 150 개의 물 분자 클러스터에서 다르게 행동한다는 것을 발견했습니다. C. 클러스터는 그 대신 온도 범위가 바뀌면서 액체와 얼음 상태 사이에서 시간에 따라 진동하는 것으로 밝혀졌다. 그 크기는 30 년 전에 처음으로 예측 되었으나 지금까지 실험적 증거가 없었다. University of Göttingen의 Thomas Zeuch는 다음과 같이 말합니다.“매크로 스코픽 시스템에는 유사한 메커니즘이 없습니다. 물은 액체 또는 고체이다. 이 진동 동작은이 크기와 온도 범위에서 클러스터에 고유 한 것 같습니다.” "거시적 세계에서 위상 공존 경험에서 이러한 진동과 같은 것은 없습니다!"라고 Molinero는 덧붙입니다. 그녀는 물 한 잔에서 얼음 덩어리의 크기에 관계없이 얼음과 물이 모두 안정적이며 공존 할 수 있다고 말합니다. 그러나 액체와 얼음이 모두 포함 된 나노 방울에서는 대부분의 물 분자가 얼음과 물의 경계에있을 것입니다. 따라서 전체 2 상 클러스터가 불안정 해지고 고체와 액체 사이에서 진동합니다. 얼음이 이상 해지면 Molinero는 실험에서 크기와 온도의 물 클러스터가 성간 물체와 행성 대기에서 일반적이라고 말했다. 그것들은 또한 성층권 위의 대기층 인 중간권에도 존재합니다. 그녀는 또한 단백질의 공동 (cavity)을 포함하여 물질의 매트릭스에 물 주머니로 존재할 수 있다고 말했다. 만약 진동 전이가 제어 될 수 있다면, 액체 일 때 재료의 통과를 허용하고 고체 일 때 흐름을 막는 나노 밸브의 기초를 형성 할 수 있다고 몰린로는 말했다. 결과는 얼음과 물 그 이상입니다. Molinero는 소규모 현상이 동일한 규모의 물질에 대해 발생해야한다고 말한다. 그녀는“그런 점에서 우리의 연구는 물을 넘어서서 더 일반적으로 상 전이의 코다 (coda)를 보며, 그것이 급격한 변화에서 진동으로 변한 다음 상 자체가 사라지고 시스템이 큰 분자로 작동하는 방식으로 보인다”고 말했다.
### 참조 :“얼음의 끝 I”Daniel R. Moberg, Daniel Becker, Christoph W. Dierking, Florian Zurheide, Bernhard Bandow, Udo Buck, Arpa Hudait, Valeria Molinero, Francesco Paesani and Thomas Zeuch, 2019 년 11 월 4 일, Proceedings of 국립 과학 아카데미 . DOI : 10.1073 / pnas. 1914254116 유타 대학교에서 제공. Daniel Moberg의 자료로 채택되었습니다.
.과학자들은 우주가 얼마나 빨리 확장되고 있는지 더 세분화합니다
Clemson University의 Jim Melvin 이 팀의 분석은 Cherenkov Telescope Array의 망원경을 사용하여 향후 더 나은 측정을위한 길을 열어줍니다. 크레딧 : 사진 제공 : Daniel López / IAC ,2019 년 11 월 8 일
Clemson University 천체 물리학 자 팀은 최첨단 기술과 기술을 활용하여 우주의 가장 기본적인 법칙 중 하나를 정량화하는 새로운 접근법을 추가했습니다. 11 월 8 일 (금요일) 천체 물리학 저널에 실린 논문 에서 Clemson 과학자 Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli 및 Dieter Hartmann은 전 세계의 다른 과학자 6 명과 협력하여 Hubble Constant의 새로운 측정 단위를 고안했습니다 우주 의 팽창률을 설명하는 데 사용되는 측정 . "우주론은 우주의 진화를 이해하는 것입니다. 과거에 어떻게 진화했는지, 현재 무엇을하고 있으며 앞으로 일어날 일"이라고 과학 대학 물리학과 천문학과 부교수 인 아젤로 (Ajello)는 말했습니다. "우리의 지식은 우리가 가능한 한 정확하게 측정하기 위해 노력하는 허블 상수를 포함한 여러 매개 변수에 기초합니다.이 논문에서 우리 팀은 궤도 망원경과 지상 망원경에서 얻은 데이터를 분석하여 최신 중 하나를 도출했습니다. "우주가 얼마나 빨리 확장되고 있는지 측정합니다." 확장 우주의 개념은 허블 우주 망원경의 이름을 딴 미국 천문학 자 에드윈 허블 (Edwin Hubble, 1889-1953)에 의해 발전되었다. 20 세기 초 허블은 우주가 여러 은하로 구성되어 있다고 추론 한 최초의 천문학 자 중 한 사람이되었습니다. 그의 후속 연구는 그의 가장 유명한 발견으로 이어졌다 : 은하들은 거리에 비례하여 서로 멀어졌다. 허블은 원래 확장 속도가 메가 파섹 당 초당 500 킬로미터 인 것으로 추정했는데, 메가 파섹은 약 326 만 광년 에 해당한다 . 허블은 우리 은하에서 2 메가 파섹 떨어진 은하가 1 메가 파섹 떨어져있는 은하보다 2 배 빠르다는 결론을 내렸다. 이 추정치는 허블 상수 (Hubble Constant)로 알려졌으며, 이것은 우주가 처음으로 팽창하고 있음을 증명했습니다. 천문학 자들은 그 이후로 혼합 된 결과와 함께 그것을 재 교정 해 왔습니다. 급증하는 기술 덕분에 천문학 자들은 허블의 원래 계산과 크게 다른 측정 결과를 얻었습니다. 그리고 지난 10 년 동안 플랑크 위성과 같은 매우 정교한 기기는 비교적 극적인 방식으로 허블의 원래 측정 정확도를 높였습니다. 공동 연구팀은 "은하계 배경 광선-감마선 감쇠를 이용한 우주의 허블 상수 및 물질 함량의 새로운 측정"이라는 제목의 논문에서 Fermi Gamma-ray 우주 망원경과 Imaging Atmospheric의 최신 감마선 감쇠 데이터를 비교했습니다. 체렌 코프 망원경은 은하계 배경 조명 모델로부터 추정치를 고안합니다. 이 새로운 전략은 메가 파섹 당 초당 약 67.5km의 측정을 이끌어 냈습니다. 감마선은 가장 활기찬 형태의 빛입니다. EBL (Extragalactic background light)은 별이나 주변의 먼지에서 방출되는 모든 자외선, 가시 광선 및 적외선으로 구성된 우주 안개입니다. 감마선과 EBL이 상호 작용할 때 과학자들은 가설을 공식화하여 분석 할 수있는 점진적인 흐름 손실을 관찰 할 수있는 흔적을 남깁니다.
Clemson 과학자 Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli 및 Dieter Hartmann은 전 세계 6 명의 다른 과학자들과 협력하여 허블 상수의 새로운 측정을 고안했습니다. 학점 : Jim Melvin / 이과 대학
물리 및 천문학 교수 인 Dieter Hartmann은“천문학 계는 허블 상수를 포함하여 모든 다른 매개 변수로 정밀 우주론을 수행하는 데 많은 돈과 자원을 투자하고있다. "이 기본 상수에 대한 우리의 이해는 이제 우리가 알고있는 우주를 정의했습니다. 법에 대한 이해가 더욱 정확 해지면 우주에 대한 우리의 정의도 더욱 정확 해져 새로운 통찰과 발견으로 이어집니다." 우주의 확장에 대한 일반적인 비유는 점이있는 풍선이며 각 점은 은하계를 나타냅니다. 풍선이 터지면 반점이 더 먼 곳으로 퍼집니다. 물리학과 천문학과의 대학원 연구 조교수 인 데 사이 (Desai)는“일부 풍선은 특정 시점으로 확장 된 후 다시 붕괴 될 것이라고 이론화했다. "하지만 가장 일반적인 믿음은 우주가 모든 것이 멀어 질 때까지 계속해서 확대 될 수 있다는 것입니다. 더 이상 관측 가능한 빛이 없을 것입니다.이 시점에서 우주는 차가워 질 것입니다. 그러나 이것은 우리가 걱정할 것이 아닙니다. 이런 일이 발생하면 지금부터 수조 년이 될 것입니다. " 그러나 풍선 비유가 정확하다면 정확히 무엇입니까? 아젤로는“별, 행성, 심지어 우리조차도 물질의 전체 구성의 일부에 불과하다”고 설명했다. "대부분의 우주는 암흑 에너지와 암흑 물질로 구성되어 있으며, 우리는 '풍선을 날려 버리는'암흑 에너지라고 생각합니다. 어두운 에너지는 사물을 서로 멀어지게하고있다. 물체를 서로를 끌어 당기는 중력은 지역 차원에서 더 강한 힘이다. 이것이 일부 은하들이 계속 충돌하는 이유이다. 그러나 우주 거리에서는 어두운 에너지 가 지배적 인 힘이다. " 기고하는 다른 저자는 마드리드 Complutense University의 수석 저자 Alberto Dominguez입니다. 코펜하겐 대학교의 Radek Wojtak; 워싱턴 DC의 해군 연구소의 저스틴 핀케 (Justin Finke); 아이슬란드 대학교의 Kari Helgason; Instituto de Astrofisica de Andalucia의 프란시스코 프라다; 그리고 Clemson의 Ajello 그룹 전 박사후 연구원 인 Vaidehi Paliya는 현재 독일 Zeuthen의 Deutsches Elektronen-Synchrotron에 있습니다. "우린 우리가 우주론을 연구하기 위해 감마선을 사용하고 있다는 것이 놀랍습니다. 우리의 기술은 우리가 우주의 중요한 속성을 측정하기 위해 독립적 인 전략 (기존의 전략과 무관 한 새로운 방법론)을 사용할 수있게 해줍니다." 아젤로 그룹의 연구원. "우리의 결과는 비교적 최근의 고 에너지 천체 물리학 분야에 의해 지난 10 년에 도달 한 성숙도를 보여줍니다. 우리가 개발 한 분석은 Cherenkov Telescope Array를 사용하여 미래에 더 나은 측정을위한 길을 열어줍니다. 지상에서 가장 야심 찬 고 에너지 망원경이 될 것입니다. " 현재 논문에서 사용 된 동일한 기술 중 다수는 Ajello와 그의 대응 자들이 수행 한 이전 작업과 관련이 있습니다. Science 지에 실린 이전 프로젝트에서 Ajello와 그의 팀은 우주 역사에서 방출 된 모든 별빛을 측정 할 수있었습니다. 아젤로는“우리가 아는 것은 은하계 외계 광원에서 나온 감마선 광자가 우주로 지구를 향해 이동하면서 별빛의 광자와 상호 작용함으로써 흡수 될 수 있다는 것이다. "상호 작용의 속도는 우주에서 이동하는 길이에 따라 달라집니다. 이동하는 길이는 확장에 따라 달라집니다. 확장이 낮 으면 작은 거리로 이동합니다. 확장이 큰 경우에는 매우 먼 거리로 이동합니다 그래서 우리가 측정 한 흡수량은 허블 상수의 가치에 크게 의존했습니다. 우리가 한 것은 이것을 돌려서 우주의 팽창률을 제한하는 데 사용했습니다. "
더 탐색 우주는 얼마나 빨리 확장되고 있습니까? 미스터리는 자세한 정보 : 천체 물리 저널 (2019). iopscience.iop.org/article/10. … 847 / 1538-4357 / ab4a0e 저널 정보 : 과학 , 천체 물리 저널 Clemson University 제공
https://phys.org/news/2019-11-scientists-refine-quickly-universe.html
.양자 연구에서 양자의 인과 관계에 대한 새로운 연구
작성자 : Ingrid Fadelli, Phys.org 왼쪽의 간단한 Feynman 다이어그램은 두 개의 시간 순서 다이어그램으로 분해됩니다. 시간 순서 중 하나에서, 최종 입자가 소멸되기 전에 최종 입자가 출현한다. 크레딧 : Donoghue & Menezes.2019 년 11 월 8 일 기능
현재 양자 장 이론에서, 인과 관계는 일반적으로 공간 분리를위한 현장 정류자의 소실로 정의됩니다. 최근 리우데 자네이루에있는 매사추세츠 대학교 (University of Massachusetts)와 대학교 (Universidade Federal Rural)의 두 연구원은 최근 양자 분야 이론에서 인과 관계의 주요 측면을 논의하고 합성하는 연구를 수행했습니다. Physical Review Letters에 실린 그들의 논문 은 일반적으로 "2 차 중력"이라고 불리는 양자 중력 이론에 대한 그들의 연구 결과입니다. 이 연구를 수행 한 연구원 중 한 사람인 John Donoghue는 " 표준 모델의 성분과 같이 2 차 중력은 정규화 할 수없는 양자 장 이론이다 . 그러나 독특한 특성을 가지고있다"고 Phys.org에 말했다. "인과성에 대한 작은 위반이 가장 중요하며 우리의 목표는 이것을 더 잘 이해하는 것이 었습니다. 그 과정에서 우리는 일부 통찰력이 더 일반적으로 관심이 있다는 것을 깨달았으며 우리는 이해를 Physical Review Letter로 작성하기로 결정했습니다. 이러한 통찰력을보다 폭넓게 공유 할 수 있습니다. " Donoghue와 그의 동료 가브리엘 메네즈 (Gabriel Menezes)가 저술 한 논문은 현재 수십 년 동안 양자 장 이론의 일부였던 인과 관계의 많은 다른 측면들을 종합 합니다. 특정 이론에서 인과 관계의 미세한 위반이있을 수 있다는 사실은 특히 물리학 자 TD Lee와 GC Wick의 연구로 1960 년대로 거슬러 올라갑니다 . 그러나 그들의 연구에서 Donoghue와 Menezes는 Donal O'Connell, Benjamin Grinstein 및 Mark B. Wise의 최근 연구 에서 영감을 얻었습니다 . 지금까지 인과성에 대한 대부분의 이론적 논의, 특히 " 시간의 화살표 "는 물리 법칙이 시간의 흐름을 선호하지 않는다고 주장했다. 그러나이 특정 가정은 인과 적 영향에 대한 방향이 존재하는 양자 물리학 에는 적용 할 수 없습니다 . " 양자화 과정에서 i 의 다양한 요소는 인과 행동의 방향과 관련이 있으며, 이는 양자 물리학에서 '인과 관계의 화살표'로 이어진다"고 Donoghue는 설명했다. "이 연결은 자주 논의되지 않습니다." Donoghue와 Menezes는 고전 물리학에도 적용 할 수있는 거시적 인과성의 느낌이 양자 이론의 기본 구조에 기인한다는 사실에 흥미를 느꼈습니다. 최근 논문에서 그들은 인과 관계의 의미와 의미에 대한 통찰력을 얻기 위해 인과 관계의 특정 측면을 추가로 조사했다. 도노 휴는“동일한 이론 내에 인과 관계의 화살이있을 수 있다는 생각은 훨씬 더 모호하다”고 말했다. 그러나 이론에 대한 라그랑 지아가 평소보다 더 많은 도함수를 갖는 매우 간단한 환경에서 발생한다. 이것은 2 차 중력에서 일어나는 일이지만 다른 이론에서도 일어날 수있다”고 말했다. 인과 적 영향의 방향이 시간 측정에 대한 설명의 선택과 관련된 관례이지만 그 존재는 양자 물리학의 법칙에 따라 필요한 요구 사항입니다. 이러한 맥락에서 Donoghue와 Menezes는 인과 관계의 화살표가 충돌하는 관례를 통해 잠재적으로 위반 될 수 있음을 관찰했습니다. 메네즈 박사는“우리 연구의 가장 중요한 의미는 양자 중력 이론에서 발생할 수있는 시공간 변동으로 인한 인과 불확실성의 증거를 수집 한 것”이라고 말했다. "이는 우리에게 인과 관계의 기원에 대한 깊은 직관적 이해를 제공 할 것입니다." 약 10 년 전에 O'Connell, Grinstein 및 Wise는 Sidney Coleman의 일련의 강의에 부분적으로 기초한 연구를 수행했습니다. 그들은 구체적으로 혼합 된 인과 화살표가있는 산란 공정에 대한 웨이브 패킷 설명에서 붕괴 제품이 생산 시점에서 예상되는 것보다 일찍 감지 될 수 있고 관련 감지 확률이 기하 급수적으로 거꾸로 감소 함을 확인할 수 있다고 제안했다. 그들의 연구에서 Donoghue와 Menezes는이 아이디어를 더 조사했다. "우리 연구의 의미는 다른 연구팀뿐만 아니라 O'Connell과 그의 동료들이 제시 한 아이디어는 원칙적으로 관찰 될 수 있지만, 현상이 발생할 때 중력의 경우 실험과 충돌이 없다는 것입니다. 메네 케스는“플랑크 규모의 에너지는 LHC가 이용할 수있는 에너지 범위보다 15 배 더 크다”고 말했다. Donoghue와 Menezes의 최근 연구는 인과와 인과의 화살표에 대한 일반적이고 귀중한 논의를 제공하며, 주어진 이론이 어떻게 앞으로 및 뒤로 화살표를 가질 수 있는지에 중점을 둡니다. 이 논의는 필드 이론에서 시간 반전이라는 주제에 대해 다루므로 다양한 물리학 연구에 정보를 제공 할 수 있습니다. 또한 이차 중력에 대한 양자 이론을 명확히하는 데 도움이 될 수 있는데, 여전히 많은 답이없는 질문이 있습니다. 전반적으로 Donoghue와 Menezes는 개별 물리 이론의 혼합 된 규약이 실제로 가능할 수 있으며 향후 연구에서이 주제를 더 탐구해야한다고 제안합니다. 연구원들은 현재 중력장의 양자 변동으로 인한 인과 불확실성 현상을 완전히 탐구하기위한 프로젝트를 진행하고 있습니다. 메네 제 교수는“ 양자 중력에 대한 설명을 재 규정 가능한 양자 장 이론 으로 다루어야 할 다른 기술적 고려 사항이있다 ”고 말했다. "그들 중 하나는 이미 다른 저자들에 의해 연구 된 곡면 배경에서의 2 차 중력의 안정성에 관한 것입니다. 바라건대 이것도이 미래 연구의 일부가되기를 바랍니다. 어쨌든 우리가 수행하고자하는 가장 흥미로운 조사는 연구가 될 것입니다. 초기 우주에서의 인과 불확실성의 영향
더 탐색 양자 역학과 일반적인 상대성 이론의 가교 추가 정보 : John F. Donoghue et al. 인과 관계의 화살표와 양자 중력, 물리적 검토 서한 (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.171601 TD Lee 외. S- 행렬의 부정적 지표와 단일성, Nuclear Physics B (2002). DOI : 10.1016 / 0550-3213 (69) 90098-4 Benjamín Grinstein et al. 나타나는 거시적 현상으로서의 인과성 : Lee-WickO (N) 모델, Physical Review D (2009). DOI : 10.1103 / PhysRevD.79.105019 저널 정보 : 실제 검토 서신 , 실제 검토 D
https://phys.org/news/2019-11-aspects-causality-quantum-field-theory.html
.화학자는 미래의 OLED 디스플레이를위한 분자 'merry-goround'복합물을 만듭니다
에 의해 RUDN 대학 크레딧 : RUDN University, 2019 년 11 월 8 일
RUDN University 화학자는 유기 LED (OLED)를 사용하여 경제적 인 디스플레이를 만드는 데 사용할 수있는 "merry-goround"분자로 형광 화합물을 합성했습니다. 이 분자의 핵은은 또는 구리 원자의 삼각형이며, 유기 원소는 그것들을 중심으로 회전하는 인 원자를 통해 그것에 결합됩니다. 이 분자 구조는 연구원들이보다 효율적인 OLED 스크린을 생성 할 수있게합니다. 이 기사는 무기 화학 (Inorganic Chemistry )에 실렸다 . OLED가있는 디스플레이 는 플라즈마 및 LCD 디스플레이 와 같은 다른 최신 유형의 디스플레이 와 다릅니다 . OLED는 밝기, 대비 및 전력 소비가 적습니다. 그러나, 가격이 더 비싸고 생산 용 전도성 물질 인 원료는 독성이있어 생산 및 폐기에 어려움이있다. OLED 디스플레이의 비용을 줄이고 독성 원료를 대체하기 위해, 폴리머 대신 금속의 중심 이온을 둘러싸고있는 작은 유기 단편을 갖는 분자 인 형광 복합 화합물을 사용할 수 있습니다. 그러나 현재까지, 중합체에 비해 명도 및 효율에서 명백한 이점을 나타내는 복합체는 존재하지 않는다. 이리듐 또는 백금에 기초한 충분히 효과적인 화합물은 비싸고, 전이 금속 이온과의 더 저렴한 착물은 효과적이지 않다. RUDN 대학의 화학자 Alexander Smol'yakov는 이제 OLED 디스플레이를 폴리머보다 훨씬 밝고 경제적으로 만드는 화합물을 발견했습니다. 이러한 복합체의 중심은 백금 또는 이리듐이 아니라 더 저렴한 구리 및은이며, 이는 또한 중합체에 비해 더 효과적이고 덜 독성 인 것으로 입증되었다. 스몰 야코프 (Smol'yakov)는 중심에 3가 이온의 1가 구리 또는 은인 분자를 합성했다. 그는이 구조를 강화하기 위해 사이클에서 두 개의 질소 원자 를 갖는 방향족 분자 인 피라 졸 유도체를 사용하여 안정화시켰다 . 그는 유기 인 분자 를 리간드-이온을 둘러싸고있는 전자 공여체로 사용했다 . 이 경우, 1가 구리 및 은의 이온은 삼각형 형태로 3 중심 핵을 형성하고, 리간드는 인 원자를 통해 핵에 합류하고 상당히 움직인다. 에서는 상온 , 열 진동 에너지는 결합을 파괴하기에 충분한 짧은 시간 인 금속 간한다. 그러나 한 분자 에는 두 개의 인 원자가 있고 세 개의 금속 원자가 있습니다. 따라서 금속 원자 중 하나에는 항상 쌍이 없으며 단일 인이 있으면 금속 원자가 즉시 그것을 끌어 당깁니다. 즉, 리간드는 3 중심 핵에서 인접한 이온으로 "점프"하여 결합을 형성합니다. 열 변동에 의해 파손될 수 있습니다. 따라서 분자는 일종의 분자 "merry-go-round"로 변합니다. 이러한 구성은은 이온의 핵과 안정한 착물을 만들고, 1가 구리의 핵과 착물을 만든다. 화합물은 이러한 유형의 다른 많은 구조와 같이 합성 직후에 붕괴되지 않는다. 화학자들은 복잡한 화합물 의 "메리-라운드 (merry-go-round)"구조 가 두 가지 에너지 상태의 출현으로 이어지고, 그 사이에서 전이가 발광으로 이어질 수 있다는 것을 발견했다. 구리의 경우,이 구조는 상당한 양자 수율을 가지고 있습니다. 즉, 흡수 및 방출 된 광자 수의 비율은 41 %입니다. 따라서, 연구원들은 처음으로 시스템에서 충분히 높은 양자 수율을 보여 주었으며, 이는 새로운 OLED 디스플레이를위한 새로운 기회를 열어줍니다. 이 연구는 INEOS RAS와 상트 페테르부르크 주립 대학의 과학자들과 공동으로 수행되었습니다.
더 탐색 항암 물질의 새로운 형성 메커니즘을 발견 한 화학자들 추가 정보 : AA Titov et al. Bis (diphenylphosphino) 메탄, 무기 화학 (2019) 으로지지 된 삼핵은 (I)과 구리 (I) 피라 졸 레이트의 발광 복합체 . DOI : 10.1021 / acs.inorgchem.9b00991 저널 정보 : 무기 화학 RUDN University 제공
https://phys.org/news/2019-11-chemist-molecular-merry-go-round-complex-future.html
.음, 꼬리가 보인다
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
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.
.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/ https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html
.생명의 기원 : 바다 밑바닥에 첫 번째 세포가 형성 될 수있는 새로운 증거
션 조던, 대화 삶의 전제 조건 인 세포막. 크레딧 : Kateryna Kon / Shutterstock
인생은 어디에서 왔습니까? 최근 몇 년간 많은 과학자들이 물웅덩이에서 "기본 수프 (primordial soup)"를 지구의 원래 생명의 근원으로 바다 깊은 수열 통풍구로 바 꾸었습니다. 그러나이 아이디어의 가장 큰 문제점 중 하나는 연구자들이이 이론이 사실이라면 관련된 주요 프로세스 중 하나를 실험실에서 재현 할 수 없다는 것입니다. 구체적으로, 그들은 해수와 같은 조건에서 단순한 세포막을 형성 할 수 없었으며, 이는 최초의 살아있는 유기체를 만드는 데 가장 동의했을 것입니다. 그러나 동료들과 저는 최근 Nature Ecology and Evolution 의 논문에서 과학자들이이 막을 재생성하는 데 사용한 분자 들의 조합 이 당시 이용 가능한 구성 요소를 반영하지 않는다는 것을 보여주었습니다 . 실제로, 우리는 올바른 성분으로 일부 세포막을 형성하기 위해 실제로 바다의 환기 조건이 필요 하다는 것을 발견했습니다 . 45 억 년 전에 지구를 상상해보십시오. 우리가 하데스라고 부르는 지질 사 시대는 우리가 한때 믿었던 것처럼 지옥이 아니 었 습니다 . 수없이 많은 화산이 연료를 낸 용암의 바다는 아니었지만 분명히 존재했습니다. 그것은 아마도 실질적인 지구의 바다로 둘러싸인 바위 표면의 작은 지역과 비슷했을 것입니다. 그러나 오늘날 우리가 알고있는 바다는 아니 었습니다. 따뜻하고 산성이 높으며 철분이 풍부했습니다. 대기는 대부분 질소, 이산화탄소, 산소는 없었습니다. 인생도 없었습니다. 그러나 바다 밑바닥에 깊숙이 들어가기 시작했습니다. 해저를 통해 올라가는 뜨거운 화학 물질은 수소와 이산화탄소 사이에서 화학 반응을 일으켜 단순한 유기 화합물을 생성했습니다. 이들 유기 분자는 반응하여 점점 더 복잡한 화합물을 형성한다. 이들은 간단한 세포막에 캡슐화되어 더욱 복잡해져 정보를 전달하고 결국에는 DNA를 운반 할 수있는 분자를 생성합니다. 이들은 성장, 분열 및 진화 할 수 있는 최초의 살아있는 세포 였습니다. 적어도 그것은 지구상의 삶이 시작된 방식 일 수 있습니다. 열수 연못 , 빙상 또는 심지어 우주 공간을 제안하는 것들을 포함하여 인생이 어떻게 그리고 어디서 시작되었는지에 대한 많은 이론들이 여전히 존재 한다 . 이러한 설정 중 가장 타당한 설정을 이해하기 위해 과학자들은 실험실에서 다양한 조건에서 재현 할 수있는 방법을 찾을 수 있는지 인생에 필수적인 다양한 구성 요소를 사용합니다. 우리는 삶을 창조하려고 노력하지 않고 단지 필요한 다른 부분과 조각을 만듭니다. 모든 사람이 실제로 삶에 동의 할 수는 없지만,이 분야의 많은 과학자들이 동의하는 한 가지는 첫 번째 생물체가 세포막을 가지고 있었을 것이라는 것 입니다. 세포막 은 대부분 인지질로 구성되며, 지방산, 이소 프레 노이드 및 당을 포함한 간단한 분자로 구성됩니다. 인지질은 살아있는 유기체에 의해서만 생산됩니다. 그러나 암석과 물 사이의 반응을 통해 환경에서 지방산이 형성 될 수 있으며, 이소 프레 노이드 또는 이와 유사한 분자도 이런 방식으로 생산 될 수 있습니다. 이 간단한 분자들은 소포 (vesicles)라고 불리는 막 구조를 형성하는데, 이들은 물이 가득 찬 공간을 둘러싸는 이중층 막을 형성한다는 점에서 세포와 유사 합니다. 소포는 세포막과 동일한 기능을 수행 할 수 있습니다. 이로 인해 원산지 연구자들은 소포가 최초의 세포막이었을 가능성을 조사하여 " 프로토 셀"이라는 제목을 얻었습니다 . 첫 번째 살아있는 세포에 필요한 환경 조건을 견딜 수 있는지 여부를 확인하기 위해 프로토 셀에 대해 많은 실험이 수행되었습니다. 예를 들어, 그들은 물 에서 쉽게 형성되고 다른 유기 분자를 캡슐화 할 수 있으며 DNA 유사 분자 RNA 가 그 안에 만들어 질 수 있습니다. 하나의 큰 문제는 이러한 프로토 셀이 소금을 좋아하지 않는다는 것입니다. 사실, 그들은 그것을 싫어합니다. 연구원들은 해수에서 발견되는 염화나트륨, 마그네슘 및 칼슘의 농도가 존재하는 경우 원형 세포 가 형성되지 않는다는 것을 보여주었습니다 . 이로 인해 일부 사람들 은 바다에서 인생 을 시작할 수 없었다고 주장했습니다 .
필요한 조건
그러나 동료들과 나는이 모든 이전 연구에서 무언가를 발견했습니다. 비록 실험 에서 원시 바다에서 더 많은 분자가 이용 가능하다는 것을 보여 주었음에도 불구하고, 인공 프로토 세포는 1 내지 3 가지 유형의 분자로 만들어졌다 . 14 분자의 조합을 사용했을 때, 우리는 심지어 해수 농도에서 염화나트륨, 마그네슘 및 칼슘의 혼합물 중에서도 유기 분자를 캡슐화 할 수있는 프로토 셀을 형성 할 수 있음을 발견했습니다. 용액은 약 70 ° C 및 알칼리성, 약 pH 12이어야했다. 우리의 연구는 이러한 원형 세포가 수열 통풍구에 의해 생성 된 조건에서 형성 될 수있을뿐만 아니라 생존을 위해 실제로 이러한 조건이 필요하다는 것을 보여줍니다. 이것은 통풍구에서 인생이 시작되었다는 것을 증명하지는 않지만 그것이 가능했을 가능성을 새롭게합니다. 또한 다른 행성에서 생명을 찾는 것과 관련이 있습니다. 알칼리성 열수 통풍구 는 목성과 토성 의 얼음 달에 바다의 바닥에 존재할 수 있습니다 . 그러나 여러 가지 이론에서 유망한 연구가 진행되면서 생명의 근원에 관한 문제는 아직 해결되지 않았습니다. 이 분야에있어 매우 흥미로운 시간이며, 우리는 인생의 가장 근본적인 질문 중 하나에 대한 답변에 천천히 접근하고 있습니다. 우리는 막이 이전에는 불가능하다고 생각되는 곳에 형성 될 수 있음을 보여 주었다. 미래에 무엇이 가능한지 누가 알겠습니까? 이러한 이론들 각각에 대한 증거가 구축 될 때, 결국 어떤 환경이 생명의 기원이 될 수있는 장소인지가 분명해질 것입니다. 더 탐색 심해 통풍구는 생명의 기원에 이상적인 조건을 가졌습니다. 대화에서 제공
https://phys.org/news/2019-11-life-evidence-cells-bottom-ocean.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
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