레이저 빔에서 원자를 트래핑하여 중력의 정밀 측정
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.레이저 빔에서 원자를 트래핑하여 중력의 정밀 측정 – 일반 상대성 이론 및 기본 물리학 테스트 가능
주제 : 과학중력발전을위한 미국 협회 으로 과학 발전을위한 미국 협회 2019 년 11 월 8 일 레이저 원자 중력
사이언스 지에 오늘 발표 된 새로운 연구 에 따르면, 20 초 동안 레이저 광선의 격자에 매달린 갇힌 원자는 매우 민감한 중력 측정을 가능 하게한다. 원자 간섭계. 새로운 디자인은 이전 반복에 비해 중력 측정의 감도와 정밀도를 크게 향상 시키며 일반적인 상대성 테스트 또는 기본 물리학에 대한 기타 조사에 사용될 수 있습니다. 원자 간섭 법은 극도로 차가운 원자의 양자 특성을 사용하여 관성 또는 중력과 같은 물리학의 다양한 측면을 정확하게 측정하거나 새로운 물리 또는 원자 현상을 검색하는 강력한 기술입니다. 피사의 사탑에서의 갈릴레오 (Galileo)의 악명 높은 실험과 마찬가지로, 원자-간섭 법에 기초한 그 라비 미터는 '떨어진'원자의 거동을 관찰함으로써 중력장에서 약간의 변화를 감지 할 수 있습니다. 그러나 중력 측정의 감도와 정밀도는 자유 낙하 원자가 조사 될 수있는 시간의 길이와 그 거리에 따라 달라지며, 현재까지 10 미터 범위에서 2.3 초로 제한되었습니다. Victoria Xu와 동료들은 탑에서 공처럼 원자를 떨어 뜨리지 않고, 심문 시간을 20 초로 늘릴 수있는 갇힌 원자 간섭계를 설명합니다. Xu et al. 광학 격자를 사용하여 초저온 원자를 제자리에 제어하고 현탁시켜 중력장에서의 거동을 측정하는 능력과 중력 측정의 정밀도를 크게 향상시킵니다. 또한 결과는 최신 원자력계에 공통적 인 진동 소음을 10,000 배 이상 억제하여 신호 대 잡음비를 대폭 개선합니다. 저자는 새로운 디자인이 매우 민감하고 정밀하면서도 컴팩트 한 원자 설정을 허용 함을 보여줍니다.
참고 자료 : Victoria Xu, Matt Jaffe, Cristian D. Panda, Sofus L. Kristensen, Logan W. Clark 및 Holger Müller, Science ,“20 초 동안 원자를 유지하여 중력 조사” . DOI : 10.1126 / science.aay6428
point1.20 초 동안 레이저 광선의 격자에 매달린 갇힌 원자는 매우 민감한 중력 측정을 가능 하게한다. ㅡ그 격자가 oms일 수도..
.물리학 자들은 물질의 양자 비트를 조작하는 새로운 방법을 보여줍니다
주제 : Harvard UniversityMIT물리양자 비트양자 컴퓨팅양자 물리 작성자 : JENNIFER CHU, MIT NEWS 2017 년 11 월 30 일 물리학 자, 51 원자 양자 시뮬레이터 시연
MIT와 하버드 대학교의 물리학 자들은 양자 비트의 물질을 조작하는 새로운 방법을 보여주었습니다. 연구진은 미세 조정 된 레이저 시스템을 사용하여 먼저 51 개의 개별 원자 또는 양자 비트의 상호 작용을 포착 한 다음 조정한다고보고했다. 이미지 : Christine Daniloff / MIT MIT 와 하버드 대학교의 물리학 자들은 양자 비트의 물질을 조작하는 새로운 방법을 보여주었습니다. Nature 저널에 발표 된 한 논문에서 , 그들은 미세하게 조정 된 레이저 시스템을 사용하여 먼저 51 개의 개별 원자 또는 양자 비트의 상호 작용을 포착 한 다음 조정한다고보고합니다. 이 팀의 결과는 과학자들이 개별적으로 제어 할 수있는 가장 큰 양자 비트 배열 (Qubits)을 나타냅니다. 메릴랜드 대학교 (University of Maryland)의 한 팀 은 네이처 (Nature) 와 동일한 문제 에서 갇힌 이온을 양자 비트로 사용하는 비슷한 크기의 시스템을보고했다. MIT-Harvard 접근법에서 연구자들은 51 개의 원자 사슬을 생성하여 양자 위상 전이를 겪도록 프로그래밍 했으며, 사슬의 다른 모든 원자가 여기되었다. 이 패턴은 모든 다른 원자 또는 분자의 스핀이 정렬되는 항 ferromagnet으로 알려진 자기 상태와 유사합니다. 이 팀은 51- 아톰 어레이를 일반적인 양자 컴퓨터라고는하지만 이론적으로는 계산 문제를 해결할 수 있어야하지만 특정 양자를 시뮬레이션하도록 설계 될 수있는 양자 비트 시스템 인 "양자 시뮬레이터"를 설명합니다. 가장 빠른 고전 컴퓨터보다 훨씬 빠른 특정 방정식 문제 또는 해결. 예를 들어, 팀은 원자의 패턴을 재구성하여 얽힘과 같은 새로운 물질 상태 및 양자 현상을 시뮬레이션하고 연구 할 수 있습니다. 새로운 양자 시뮬레이터는 이동하는 세일즈맨 문제와 같은 최적화 문제를 해결하기위한 기초가 될 수 있으며, 이론적 인 세일즈맨은 주어진 도시 목록을 방문하기 위해 가장 짧은 경로를 찾아야합니다. 이 문제의 약간의 변형은 DNA 시퀀싱, 자동화 된 납땜 팁을 많은 납땜 지점으로 이동 또는 프로세싱 노드를 통해 데이터 패킷 라우팅 과 같은 다른 많은 연구 영역에서 나타납니다 . 연구 공동 저자 인 Vladan Vuletić는“이 문제는 고전적인 컴퓨터에서는 기하 급수적으로 어렵 기 때문에 특정 도시에서는이 문제를 해결할 수 있지만 더 많은 도시를 추가하려는 경우 훨씬 더 어려워 질 것입니다. MIT의 레스터 울프 물리학 교수. “이런 종류의 문제에는 양자 컴퓨터가 필요하지 않습니다. 시뮬레이터는 올바른 시스템을 시뮬레이션하기에 충분합니다. 따라서 우리는 이러한 최적화 알고리즘이 가장 간단한 과제라고 생각합니다.” 이 작업은 하버드 교수 Mikhail Lukin 및 Markus Greiner와 공동으로 수행되었습니다. MIT 방문 과학자 실뱅 슈왈츠 (Sylvia Schwartz)도 공동 저자이다.
분리되었지만 상호 작용
양자 컴퓨터는 세계에서 가장 강력한 클래식 컴퓨터에 걸리는 시간보다 훨씬 짧은 시간 안에 엄청나게 복잡한 계산을 수행 할 수있는 이론적 인 장치입니다. 그것들은 qubits를 통해 그렇게 할 것입니다 – 고전적인 컴퓨터의 이진 비트와는 달리 0과 1의 위치에 동시에있을 수있는 데이터 처리 장치.이 중첩 특성은 단일 qubit가 두 개의 분리 된 계산 스트림을 동시에 수행 할 수있게합니다. 시스템에 큐 비트를 추가하면 컴퓨터 계산 속도가 기하 급수적으로 증가 할 수 있습니다. 그러나 주요 장애물로 인해 과학자들은 완전히 작동하는 양자 컴퓨터를 실현하지 못했습니다. 그러한 과제 중 하나 : 주변 환경에 관여하지 않으면 서 qubits가 서로 상호 작용하도록하는 방법. “우리는 환경과 상호 작용할 때 고전이 매우 쉽게 변한다는 것을 알고 있으므로 초 절연을 위해서는 [큐빗]이 필요합니다.”라고 전자 연구 연구소 및 MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms의 회원 인 Vuletić는 말합니다. "반면, 다른 큐 비트와 강력하게 상호 작용해야합니다." 일부 그룹은 이온 또는 하전 원자가 큐빗으로 양자 시스템을 구축하고 있습니다. 그들은 전기장을 사용하여 나머지 환경으로부터 이온을 가두거나 격리시킵니다. 일단 갇 히면 이온은 서로 강하게 상호 작용합니다. 그러나 이러한 상호 작용의 많은 부분은 비슷한 방향의 자석과 같이 강력하게 반발되므로, 특히 많은 이온을 가진 시스템에서 제어하기가 어렵습니다. 다른 연구자들은 양자 전으로 행동하도록 만들어진 인공 원자 인 초전도 큐 비트를 실험하고있다. 그러나 Vuletić은 이러한 제조 된 큐비 트는 실제 원자를 기반으로 한 큐 비트에 비해 단점이 있다고 말합니다. Vuletić는“정의상 모든 원자는 같은 종의 다른 모든 원자와 동일하다. "하지만 직접 손으로 만들면 약간 다른 전이 주파수, 커플 링 등과 같은 제작 영향이 있습니다."
트랩 설정
Vuletić와 그의 동료들은 전하를 보유하지 않는 원자 인 중성 원자를 큐빗으로 사용하여 양자 시스템을 구축하는 세 번째 방법을 고안했다. 이온과 달리 중성 원자는 서로 반발하지 않으며, 제작 된 초전도 큐 비트와 달리 본질적으로 동일한 성질을 가지고 있습니다. 이전 연구에서 연구팀은 레이저 빔을 사용하여 루비듐 원자 구름을 절대 영하 온도 에 가깝게 식히고 운동을 거의 정지 상태로 둔화 시킴으로써 개별 원자를 포획하는 방법을 고안했다 . 그런 다음 두 번째 레이저를 사용하여 100 개 이상의 빔으로 분할하여 개별 원자를 제자리에 고정시킵니다. 그들은 구름을 이미징하여 어떤 레이저 빔이 원자를 가졌는지 확인할 수 있으며, 원자가없는 트랩을 폐기하기 위해 특정 빔을 끌 수 있습니다. 그런 다음 모든 트랩을 원자로 재 배열하여 순서가 있고 결함이없는 큐 비트 배열을 만듭니다. 이 기술을 이용하여 연구진은 51 개의 원자로 구성된 양자 사슬을 모두 지상 상태 또는 가장 낮은 에너지 수준에 갇히게 만들 수 있었다. 그들의 새로운 논문에서, 연구팀은 개별 큐 비트를 조작하는 데 필요한 단계 인 이들 51 개의 포획 된 원자의 상호 작용을 제어하기 위해 한 단계 더 나아가고 있다고보고했다. 그렇게하기 위해, 그들은 원래 원자를 포획 한 레이저 주파수를 일시적으로 꺼서 양자 시스템이 자연스럽게 진화하도록했습니다. 그런 다음 진화하는 양자 시스템을 세 번째 레이저 빔에 노출시켜 원자를 Rydberg 상태, 즉 원자의 전자 중 하나가 나머지 원자에 비해 매우 높은 에너지로 여기되는 상태로 여기 시키려고 시도했습니다. 전자. 마지막으로, 원자 트래핑 레이저 빔을 다시 켜서 개별 원자의 최종 상태를 감지했습니다. Vuletić는“모든 원자가 기저 상태에서 시작하면 모든 원자를이 여기 상태로 두려고 할 때 발생한다. 따라서 원자들은 항 ferromagnet과 비슷한 것으로 양자 위상 전이를한다”고 말했다. Rydberg 상태의 원자가 서로 매우 강하게 상호 작용한다는 사실 때문에 다른 모든 원자에서만 전이가 발생하며, 레이저가 제공 할 수있는 것보다 두 개의 인접한 원자를 Rydberg 상태로 여기시키는 데 훨씬 많은 에너지가 필요합니다. Vuletić 박사는 연구진은 원자를 자극하는 레이저 빔의 주파수 또는 색상뿐만 아니라 포획 된 원자의 배열을 변경함으로써 원자 간의 상호 작용을 변경할 수 있다고 말했다. 또한 시스템을 쉽게 확장 할 수 있습니다. Vuletić는“우리는 수백 개까지 확장 할 수 있다고 생각합니다. "이 시스템을 양자 컴퓨터로 사용하려면 시뮬레이션하려는 시스템에 따라 100 개의 원자 순서로 흥미로워집니다." 현재 연구원들은 51 원자 시스템을 양자 시뮬레이터로 테스트 할 계획이다. 특히 단열 양자 컴퓨팅 ( Edward Farhi, Cecil, Ida가 처음 제안한 양자 컴퓨팅의 형태)을 사용하여 해결할 수있는 경로 계획 최적화 문제에 대해 MIT의 녹색 물리 교수. 단열 양자 컴퓨팅은 양자 시스템의지면 상태가 관심 문제에 대한 해결책을 기술 할 것을 제안한다. 해당 시스템이 문제 자체를 생성하도록 진화 될 수 있으면 시스템의 최종 상태가 솔루션을 확인할 수 있습니다. Vuletić는“지상 상태의 모든 원자와 같이 간단하고 알려진 가장 낮은 에너지 상태에서 시스템을 준비한 다음 시작하여 여행중인 판매원 문제와 같이 해결하려는 문제를 나타내도록 천천히 변형 할 수 있습니다. 말한다. “시스템의 일부 매개 변수가 느리게 변경되어이 실험에서 우리가하는 것입니다. 따라서 우리 시스템은 이러한 단열 양자 컴퓨팅 문제에 맞춰져 있습니다. 이 연구는 부분적으로 국립 과학 재단, 육군 연구 사무소 및 공군 과학 연구 사무소에서 지원했습니다.
간행물 : Hannes Bernien 외, "51 원자 양자 시뮬레이터에서 다 물체 역학 조사,"Nature 551, 579–584 (2017 년 11 월 30 일) doi : 10.1038 / nature24622
https://scitechdaily.com/physicists-demonstrate-a-new-way-to-manipulate-quantum-bits-of-matter/
.원자 수준 이미징으로 전례없는 특성을 가진 금속을 활성화 할 수있다
주제 : Georgia Institute Of Technology재료 과학금속분광법 작성자 : GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2019 년 11 월 4 일 새로운 팔라듐 클러스터를 포함하는 새로운 합금 새로운 팔라듐 함유 고 엔트로피 합금의 이러한 개략도는 새로운 합금이 어떻게 큰 팔라듐 클러스터 (파란 원자)를 포함하는지 보여줍니다. 크레딧 : Georgia Institute of Technology
몇몇 일차 금속의 거의 동일한 부분으로 만들어진 고 엔트로피 합금은 우수한 기계적 성질을 가진 재료를 만들 수있는 잠재력이 크다. 그러나 실질적으로 무제한의 조합이 가능하기 때문에 야금 학자에게는 한 가지 어려운 점은 광범하고 탐구되지 않은 금속 혼합물 세계에서 연구 노력을 집중할 곳을 찾는 것입니다. 조지아 공과 대학 (Georgia Institute of Technology)의 연구팀은 이러한 노력을 이끌 수있는 새로운 프로세스를 개발했습니다. 그들의 접근 방식은 원자 분해능 화학 맵을 구축하여 개별 고 엔트로피 합금에 대한 새로운 통찰력을 얻고 특성을 특성화하는 데 도움이됩니다. A의 연구 2019년 10월 9일에 게시 된 저널에 자연 , 연구진은 두 개의 높은 엔트로피 합금에 개별 금속의지도를 만들기 위해 에너지 분산 형 X 선 분광법을 사용하여 설명. 투과 전자 현미경과 함께 사용되는이 분광 기술은 분석 된 샘플의 원소 조성을 특성화하기 위해 전자 빔에 의해 충격을 가하는 동안 샘플에서 방출 된 X- 선을 검출합니다. 지도는 개별 원자가 합금 내에서 어떻게 배열되는지를 보여 주어 연구자들이 개별 특성을 강조하는 합금을 설계하는 데 도움이되는 패턴을 찾을 수 있도록합니다. 예를 들어,지도를 통해 한 금속을 다른 금속으로 대체 할 때 왜 합금이 더 강하거나 약해질 수 있는지, 또는 극도로 추운 환경에서 한 금속이 다른 금속보다 우수한 이유를 이해할 수 있습니다.
Ting Zhu, Georgia Tech Georgia Tech의 George W. Woodruff School of Mechanical Engineering 교수 인 Ting Zhu는 개별 고 엔트로피 합금에 대한 통찰력을 얻고 속성을 특성화하는 데 도움이되는 새로운 프로세스를 개발하는 데 도움을주었습니다. 크레딧 : Rob Felt
George W. Woodruff School 교수 인 Ting Zhu 교수는“엔지니어링 응용 분야에 사용되는 대부분의 합금에는 철 또는 철과 같은 니켈 기반 초합금의 니켈과 같은 다른 금속이 하나만 포함되어 있습니다. Georgia Tech의 기계 공학 상대적으로 높은 농도의 5 개 이상의 금속을 가진이 새로운 합금은 전례없는 특성을 가질 수있는 비 전통적인 합금의 가능성을 열어줍니다. 그러나 이것은 아직 탐구되지 않은 새로운 구성 공간이며, 우리는 여전히 이러한 종류의 재료에 대한 이해가 매우 제한적입니다.” "높은 엔트로피"라는 명칭은 금속 혼합물에서 균일 성이 결여 될뿐만 아니라 금속으로부터 원자가 조합 될 때 배열 될 수있는 다양하고 다소 임의적 인 방법을 의미한다. 새로운지도는 연구자들이 엔지니어링 응용에 활용 될 수있는 이러한 합금이 가지고있는 비 전통적인 원자 구조가 있는지 여부와, 특정 특성에 대해 이들을“조정”하기 위해 혼합물에 대해 제어 연구원이 얼마나 많은지를 결정하는 데 도움이 될 수 있다고 Zhu는 말했다. 새로운 이미징 접근법을 테스트하기 위해 연구팀은 5 개의 금속을 포함하는 2 개의 고 엔트로피 합금을 비교했습니다. 하나는 크롬, 철, 코발트, 니켈 및 망간의 혼합물이며, 일반적으로 "캔터 (Cantor)"합금으로 불리는 조합입니다. 다른 하나는 망간에 대해 유사하지만 치환 된 팔라듐이었다. 하나의 치환은 원자가 혼합물에서 어떻게 배열되는지에있어서 매우 다른 행동을 초래했다. “Cantor 합금에서 5 가지 원소의 분포는 일관되게 무작위입니다. 그러나 팔라듐을 함유 한 새로운 합금의 경우, 원소는 팔라듐 원자의 원자 크기가 매우 다르고 다른 원소에 비해 전기 음성도의 차이로 인해 상당한 응집을 보인다”고 말했다. 팔라듐과의 새로운 합금에서, 매핑은 팔라듐이 큰 클러스터를 형성하는 경향이있는 반면, 코발트는 철의 농도가 낮은 곳에서 수집되는 것처럼 보였다. 수 나노 미터 범위의 크기와 간격을 가진 이러한 응집체는 강한 변형 저항성을 제공하며 하나의 높은 엔트로피 합금에서 다른 것으로 높은 기계적 성질의 차이를 설명 할 수 있습니다. 변형 시험에서 팔라듐 합금은 Cantor 합금과 유사한 변형 경화 및 인장 연성을 유지하면서 더 높은 항복 강도를 나타 냈습니다. Zhejiang University의 논문 공동 저자이자 Qian Yu는“원소 분포의 원자 규모 변조는 격자 저항의 변동을 일으켜 전위 변화를 강하게 조정한다”고 말했다. “이러한 변조는 침전 경화보다 미세하고 기존의 용액 강화보다 더 큰 규모로 발생합니다. 그리고 그것은 높은 엔트로피 합금의 본질적 특성에 대한 이해를 제공합니다.” 연구 결과는 연구자들이 미래에 하나의 특성을 활용하여 합금을 맞춤 설계 할 수있게한다. 버클리 캘리포니아 대학교의 또 다른 공동 저자이자 교수 인 로버트 리치 (Robert Ritchie)는“매우 높은 프로파일, 높은 엔트로피 합금의 로컬 화학 질서가 그들의 특성을 결정하는 데 중요하기 때문에 우리는이 연구가 정말로 중요하다고 믿는다. "실제로 이것은 원자 설계에 의해 최적의 특성을 얻도록 이들 재료를 조정하는 방법을 제시합니다." 이 팀에는 또한 녹스빌 테네시 대학의 연구원도 포함되었습니다. 청화 대학; 중국 과학원. 이 연구는 국립 과학 재단의 보조금 번호 DMR-1810720, 계약 번호 DE-AC02-05CH11231을 통한 에너지 부서, 보조금 번호 B16042를 통한 중국 국립 자연 과학 재단 및 국가 주요 프로그램을 통해 지원되었습니다. 교부금 번호 2015CB659300에 따른 중국의 기초 연구. 내용은 저자의 견해를 반영하며 반드시 후원 기관의 공식 견해를 나타내지는 않습니다.
참조 : Qingqing Ding, Yin Zhang, Xiao Chen, Xiaoqian Fu, Dengke Chen, Sijing Chen, Lin Gu, Fei Wei, Hongbin Bei, Yanfei Gao, Minru의“고 엔트로피 합금의 조성에 따른 원소 분포, 구조 및 특성 조정” Wen, Jixue Li, Ze Zhang, Ting Zhu, Robert Ritchie 및 Qian Yu, 2019 년 10 월 9 일, Nature . DOI : 10.1038 / s41586-019-1617-1
https://scitechdaily.com/atomic-level-imaging-may-enable-metals-with-unprecedented-properties/
.분자 이온의 회전 속도를 늦추는 효율적인 방법 발견
TOPICS : Aarhus의AstrochemistryMax Planck Institute물리양자 물리대학 MAX PLANCK INSTITUTE 작성일 : 2014 년 3 월 14 일 분자 이온의 회전 온도를 정확하게 제어 기체 결정의 이온 : 막대 모양의 전극 사이의 교번 필드는 트랩에서 마그네슘과 수소화 마그네슘 이온 (빨간색 구)을 제한합니다. 이온들 사이의 거리가 미네랄 결정보다 훨씬 더 큰 결정으로 응고 될 때까지 입자들을 냉각시키기 위해 레이저 빔이 사용된다. 독일-덴마크 연구팀은 매우 차가운 차가운 헬륨 가스 (이온 결정의 왼쪽과 오른쪽에있는 구체)로 분자 이온의 회전 속도를 늦출 수 있습니다. 크레딧 : 핵 물리학을위한 JR Crespo / OO Versolato / MPI
국제 연구팀은 분자 이온의 회전 속도를 늦추는 효과적이고 다양한 방법을 발견하여 실험실 기반의 점성술을위한 새로운 가능성을 열었습니다. 우주 공간에서 일어나는 화학 반응은 이제 지구상에서보다 쉽게 연구 될 수 있습니다. 덴마크 오르후스 대학 (University of Aarhus)과 하이델베르크 (Heidelberg)에있는 맥스 플랑크 핵 물리 연구소 (Max Planck Institute for Nuclear Physics)의 국제 연구팀은 분자 이온의 회전을 제동하는 효율적이고 다양한 방법을 발견했다. 이 이온의 방사 속도는 회전 온도와 관련이 있습니다. 연구진은 극도로 가늘고 냉각 된 가스를 사용하여이 온도를 약 -265 ° C로 낮췄습니다. 이 기록적인 최저값으로부터, 연구원들은 통제 된 방식으로 온도를 -210 ° C까지 변화시킬 수있었습니다. 분자의 회전에 대한 정확한 제어는 우주 화학 공정을 연구하는 데 중요 할뿐만 아니라, 감기는 물리학 자에게는 감기와 같지 않습니다. 물리학에서는 입자가 가질 수있는 각 운동 유형과 관련된 온도가 다르기 때문입니다. 분자가 공간을 통과하는 속도에 따라 이동 온도가 결정되며 이는 일상의 온도 개념에 가장 가깝습니다. 그러나 분자의 내부 진동과 자체 축 주위의 회전 운동에 대한 온도도 있습니다. 엔진이 작동하는 고정식 자동차와 유사하게 클러치가 풀리기 전에 내부 회전 (이 경우 엔진)이 작동하지 않습니다. 분자의 경우, 기체, 유체 및 고체를 구성하는 입자 사이의 많은 미세한 충돌이 다양한 형태의 운동을 서로 연결합니다. 서로 다른 온도는 시간이 지남에 따라 서로 접근합니다. 그런 다음 물리학 자들은 열 평형이 확립되었다고 말합니다. 그러나이 평형에 도달하는 속도는 충돌 속도 및이 평형에 작용하는 외부 영향에 따라 달라집니다. 예를 들어, 성간 가스 구름의 수축으로 발생하는 적외선은 분자의 이동 속도를 변경하지 않아도 분자의 회전을 빠르게 할 수 있습니다. 이러한 종류의 프로세스는 공간의 공허함에서 매우 오랜 시간이 걸립니다. 충돌이 거의 없기 때문입니다. 연구원들은 분자 이온의 회전을 제동하는 효율적이고 다양한 방법을 발견합니다
이온 결정 냉각 : Paul (폴) 트랩의 4 개의 원통형 전극 사이에 마그네슘 (파란 구체)과 마그네슘 이온 (파란색과 녹색 구체 묶음) 구름이 있습니다. 이 이미지에서 중앙의 밝고 투명한 스트립으로 묘사 된 레이저는 이온을 냉각시켜 쿨롱 결정으로 응고시킵니다. 트랩으로 유입되는 헬륨 원자 (보라색)가 마그네슘 수 소화물 이온과 충돌하면 후자의 회전 속도가 느려져 회전 온도가 떨어집니다. 크레딧 : Alexander Gingell / Aarhus University
회전 온도를위한 냉각 방법은 빠르고 다양합니다. 시간은 우주 차원에서 전혀 관련이 없지만 실제 실험에서는 결정적입니다. 실제로 물리학 자들은 오늘날 분자의 비행 속도 를 -273.15 ° C에서 거의 절대 0 으로 비교적 빠르게 줄일 수 있습니다 . 그러나 충돌하지 않는 입자의 회전이 비슷한 수준으로 냉각되는 데 몇 분 또는 몇 시간이 걸리므로 일부 실험이 거의 불가능합니다. 변경하려고 할 수 있습니다. Max Planck Nuclear Physics Institute의 그룹 리더 인 José R. Crespo López-Urrutia는“우리는 분자 이온의 회전을 밀리 초 단위로 식히고 이전보다 더 낮은 온도로 식혔다”고 말했다. 하이델베르그에있는 막스 플랑크 연구소 (Max Maxckck Institute)의 연구원들과 오르후스 대학교 (Aarhus University)의 마이클 드류 센 (Michael Drewsen)이 이끄는 연구팀은 7.5 K (또는 -265.65 ° C)에서 분자 회전 운동을 동결시켰다. 또한 하이델베르그에있는 막스 플랑크 연구소의 오스카 베르 솔라 토 (Oscar Versolato)는 실험에서 중요한 역할을 수행했다고 설명합니다.“우리의 방법으로 우리는 약 7 ~ 60 켈빈의 회전 온도를 선택하고 설정할 수 있으며 다른 방법과 달리이 냉각 원리는 다양한 분자 이온에 적용 할 수있는 매우 다재다능합니다. 그들의 실험에서, 팀은 오르후스에서 개척 된 방법을 사용하여 마그네슘 이온과 수소화 마그네슘 이온의 구름을 사용했습니다. 이 앙상블은 CryPTEx라고 알려진 이온 트랩에“혼합”되었으며, Max Planck Institute for Nuclear Physics의 연구원들이 개발했습니다 (배경 참조). 트랩은 4 개의 막 대형 전극으로 구성되며, 서로 평행하게 배열되고 서로 반대쪽에 전기 극성이 서로 반대되는 쌍으로 배열됩니다. 트랩의 종축에 가까운 중심의 이온을 제한하기 위해 고주파 교류 전압이 전극에인가된다. 트랩은 절대 영점보다 몇도 이상 냉각되고 진공이 우수하여 불리한 충돌이 거의 발생하지 않습니다. 차가운 헬륨 원자와 충돌하면 분자 이온의 회전 속도가 느려집니다. 함정에서 물리학 자들은 레이저 빔을 사용하여 마그네슘 이온을 냉각 시켰습니다. 간단히 말해서 광자 압력으로 이온을 늦 춥니 다. 수소화 마그네슘 이온은 마그네슘 이온과의 상호 작용으로 인해 냉각된다. 이를 통해 연구원들은 수백 개의 입자가 고형화되어 규칙적인 결정을 형성 할 때까지 구름의 변환 온도를 섭씨 영하 273 도로 냉각 할 수있었습니다. 이러한 결정에서, 입자들 사이의 거리는 광물에 익숙한 결정에서의 상황과 대조적으로 매우 크다. 따라서 콜드 레이저가 광을 방출하게하는 입자는 광학 현미경 하에서 고정 된 위치에서 볼 수있다. 분자 이온의 회전을 제동하는 효율적인 방법 발견
함정에서 얼어 붙음 : 4 개의 전극으로 구성된 폴 함정에서 차가운 헬륨 이온이 뒤쪽에서 흘러 나옵니다. 트랩의 중앙에 현수 된 이온 결정 입자와의 충돌은 희귀 가스 원자가 분자 이온의 회전을 느리게하여 회전 온도를 냉각시킨다. 크레딧 : 핵 물리학을위한 JR Crespo / OO Versolato / MPI
분자 이온의 회전에 브레이크를 걸고 회전 온도를 낮추기 위해 연구팀은 트랩에 매우 차가운 차가운 헬륨 가스를 주입했다. 이온 결정에서, 느리게 비행하는 헬륨 원자는 초 당 수 조의 축을 중심으로 회전하는 수소화 마그네슘 이온과 충돌합니다. 충돌로 인해 헬륨 원자가 분자 이온을 점차적으로 느리게합니다. "이 프로세스는 시각 유사"호세 크레스포 설명 "중성 헬륨 편광 회전 이온 원자가 . 조금 조력 벌지 제조 달 같다"A 다이폴 따라서, 헬륨 원자에 유도되어 상기 어느 예인선 회전 속도가 느려 분자 이온을 회전시킵니다. 실험에서 헬륨 원자는 일부 충돌에서 변환 운동 에너지를 분자 이온으로 전달하고 다른 회전 에너지를 제거 할 때 다양한 온도 사이에서 매개합니다. 이 효과는 또한 포획 된 입자의 규칙적인 미세 운동의 증폭을 통해 분자 이온의 회전 운동을 가열하기 위해 팀에 의해 이용된다. 결정 크기 및 모양으로 분자 이온 의 가열 제어 물리학 자들은 트랩에서 이온 결정의 모양과 크기를 변화시켜 분자 이온의 미세 운동 속도를 증가시킵니다. 이들은 트랩 전극에인가되는 교류 전압에 의해 결정을 반죽합니다. 전극이 생성하는 교류 장은 트랩 축을 따라서 만 0과 같습니다. 분자 이온이이 축에서 멀어 질수록 자기장의 진 동력을 더 많이 느끼고 마이크로 모션이 더 강력 해집니다. 소용돌이 치는 분자 이온의 운동 에너지의 일부는 충돌에서 헬륨 원자에 의해 흡수되고, 이들 원자는 차례로이를 이온의 회전 운동으로 전달하여 회전 온도를 상승시킨다. 덴마크-독일 협력의 경우, 분자 이온의 회전을 제어하는 능력은 미세 운동의 조작 및 회전 온도뿐만 아니라이 온도의 양자-기계적 측정을 가능하게한다. 과학자들은 분자의 회전 운동이 양자화된다는 사실을 이용하여이를 수행합니다. 간단히 말해 : 분자의 양자 상태는 특정 회전 속도에 해당합니다. 매우 추운 온도에서 분자는 매우 적은 양자 상태 만 차지합니다. 연구진은 에너지가 특정 상태와 일치하는 레이저 펄스를 사용하여 결정에서 하나의 양자 상태 분자를 제거합니다. 그들은이 과정에서 얼마나 많은 이온이 손실되는지, 다시 말해, 남은 결정의 크기로부터이 특정 양자 상태에 얼마나 많은 이온이 취해 있는지를 결정합니다. 그들은 몇 가지 양자 상태를 스캔함으로써 분자 이온의 회전 온도를 결정합니다. 양자 상태의 정확한 제어는 많은 실험의 전제 조건입니다 José Crespo는“분자 이온의 회전과 양자 상태를 매우 정확하게 제어하는 것이 많은 실험에서 중요하다. 따라서 과학자들은 실험실에서 반응물을 성간 공간을 따라 이동하는 동일한 양자 상태로 만들 수 있으면 우주에서 일어나는 화학 반응을 재현 할 수 있습니다. 이런 식으로 만 우주에서 분자가 어떻게 형성되는지 정량적으로 이해할 수 있으며 궁극적으로 별과 행성의 온상 인 성간 구름이 물리적, 화학적으로 어떻게 진화하는지 설명 할 수 있습니다. 회전 분자를위한이 속도 제어 노브는 또한 광합성의 양자 물리학을 더 잘 이해하는 데 기여할 수 있습니다. 광합성에서 식물은 잎에서 엽록소를 사용하여 햇빛을 모으고, 궁극적으로 에너지는 설탕과 다른 분자를 형성하는 데 사용됩니다. 이를 위해 필요한 에너지가 어떻게 엽록소 분자 내에서 양자 적으로 기계적으로 전달되는지는 아직 명확하지 않습니다. 이를 이해하기 위해 연구자들은 양자 상태와 관련된 분자의 회전을 다시 한 번 매우 정확하게 제어하고 측정해야합니다. 이렇게 얻은 결과는 미래에 어느 시점에서 우리에게 에너지를 공급하기 위해 광합성을 모방하거나 최적화하기위한 기초가 될 수있다. 마지막으로,이 제어는 양자 시뮬레이션 및 범용 양자 계산의 많은 개념에 대한 전제 조건입니다. 양자 시뮬레이션에서 물리학자는 잘 알려져 있고 제어 가능한 다른 양자 시스템으로 직접 검사하기 어렵거나 불가능한 양자 역학 시스템을 모방합니다. 물리학 자들이 개발하려는 범용 양자 컴퓨터에서, 목표는 입자의 양자 상태를 사용하여 정보를 매우 빠르게 처리하는 것입니다. 분자는 이것에 대한 가능한 후보이며, 분자 회전이 양자 적으로 기계적으로 제어 될 수 있기 때문에 그들의 기회는 현재 성장하고있다. "분자 회전 냉각 방법은 다양한 분야에서 새로운 가능성을 열어줍니다"라고 José Crespo는 말합니다. 그의 팀도 이제 새로운 방법을 사용하여 양자 역학 세계에 대한 미해결 질문을 조사 할 것입니다.
출판 : AK Hansen, et al., "헬륨 완충 가스에 의한 쿨롱 결정화 분자 이온의 효율적인 회전 냉각", Nature, 2014; 도 : 10.1038 / 자연 12996 이미지 : 핵 물리학을위한 JR Crespo / OO Versolato / MPI; 알렉산더 깅겔 / 오르후스 대학교
https://scitechdaily.com/researchers-discover-efficient-way-braking-rotation-molecular-ions/
.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 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 계산과는 크게 다른 측정 결과를 얻었습니다. 확장 속도는 메가 파섹 당 초당 50에서 100 킬로미터로 낮아졌습니다. 그리고 지난 10 년 동안 플랑크 위성과 같은 매우 정교한 기기는 비교적 극적인 방식으로 허블의 원래 측정 정확도를 높였습니다. 공동 연구팀은 "외 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. "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 있습니다. 그리고 우리는 '풍선을 날리는'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 우주의 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 놀랍다. 우리의 기술은 우리가 우주의 중요한 속성을 측정하기 위해 독립적 인 전략 (기존의 전략과 무관 한 새로운 방법론)을 사용할 수있다"고 전 박사후 연구원 인 도밍 게즈는 말했다. 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 동료가 수행 한 이전의 작업과 관련이 있습니다. Science 저널에 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
.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
.뇌 속 깊은 곳 : 대뇌 피질의 고밀도 네트워크 풀기 [비디오]
TOPICS : 뇌세포 생물학Max Planck InstituteNeurobiology 으로 뇌 연구를위한 막스 플랑크 연구소 2019년 11월 2일 대뇌 피질의 Connectome 현재까지 가장 큰 코 넥톰 인 마우스 대뇌 피질의 밀집된 코 넥톰. 피질의 뉴런은 3 차원 전자 현미경 데이터로부터 조밀하게 재구성되었습니다. 크레딧 : A Motta et al., Science DOI : 10.1126 / science.aay3134 (2019)의 허가를 받아 재 인쇄
연구원들은 3 차원 전자 현미경을 사용하여 대뇌 피질의 국소 코 넥톰을 매핑합니다. 포유류 뇌는 그와 비교할 수없는 수의 신경 세포와 그들 사이의 의사 소통 밀도를 가진 가장 복잡한 네트워크입니다. 뉴런 네트워크를 드문 드문 분석하는 방법이 수십 년 동안 매 십만 개의 신경 세포에서 약 하나에 접근하는 것이 가능했지만, 주어진 뇌 조직에서 각각의 시냅스와 모든 뉴런 와이어를 이미징함으로써 뉴런 회로의 밀집된 매핑은 주요 도전. 에서 기사 2019년 10월 24일 출판의 과학 , 그들은 마우스 대뇌 피질에서 뇌 조직의 만 반에 대한 입방 마이크로 미터의 조밀 한 connectomic 매핑에 성공했음을 프랑크푸르트, 독일, 보고서의 뇌 연구를위한 막스 플랑크 연구소 연구원 3 차원 전자 현미경 및 AI 기반 이미지 분석을 사용합니다. 다른 장기와는 달리, 우리의 뇌에는 약 86 억 개의 신경 세포가 서로 통신하기 위해 사용하는 매우 조밀하게 포장 된 막 케이블 네트워크가 포함되어 있습니다. 포유류 뇌의 주요 부분 인 소위 대뇌 피질은 장거리에 걸쳐이 케이블을 따라 배치 된 시냅스를 통해 약 1,000 개의 다른 신경 세포와 통신하기 때문에, 총 약 5 백만 킬로미터의 전선이 두개골 – 지구의 모든 고속도로, 각 두뇌에서 10 배 이상 길다. 우리 (및 다른 포유류)의 뇌에서 발견되는 케이블은 직경이 약 50에서 100 나노 미터, 머리카락의 직경의 약 1000 분의 1입니다. 결과 케이블 꼬임은 밀도와 크기가 100 년 이상 더 빠른 전자 현미경 기술 ( "3D EM")과보다 효율적인 이미지 분석 루틴의 개발 만이 뉴런 네트워크의 밀집 매핑을 가능하게했습니다. “커 넥토 믹스”의 새로운 분야는 여러 종과 뇌 영역에서 훨씬 더 큰 회로의 밀집된 매핑을 추구하고있다.
https://youtu.be/2ffeLBD3UNY
오늘 Science에 발표 된 연구에서, Max Planck Director Moritz Helmstaedter 주변 팀은 4 주령 마우스의 대뇌 피질에서 조직 조각을 이미징하고 분석했습니다. 터치의 표현과 처리. 여기에서 연구원들은 최적화 된 AI 기반 이미지 처리와 효율적인 인간-기계 상호 작용을 적용하여 약 40 만 개의 시냅스와 약 2.7 미터의 뉴런 케이블을 분석했습니다. 이를 통해 약 7,000 개의 축색 돌기와 약 3,700 개의 시냅스 후 신경 돌이 연결되어 반년 전 마우스 망막에서 얻은 것보다 약 26 배 큰 코 넥톰이 생성되었습니다. 중요한 것은 코 넥토 믹스의이 혁신적인 방법에 힘 입어 연구원들은 존재하는 회로 패턴에 대한 코 넥텀을 분석했습니다. 특히 그들은 회로의 어떤 부분이 시냅스의 성장과 일치하는 특성, 회로 형성 및“학습에 기여하는 것으로 알려진 메커니즘”을 보여 주었다고 물었다. Alessandro Motta, 연구의 첫 저자이자 훈련에 의한 전기 엔지니어는 특별히 활동 관련 학습 과정 ( "LTP")과 일치하는 정도를 연구하기위한 시냅스 쌍의 구성. "시냅스 가소성의 일부 모델은 학습 할 때 시냅스 무게 증가에 대해 구체적으로 예측하기 때문에 나무 또는 고양이를 식별하기 위해 회로의 정적 스냅 샷에서도 이러한 잠재적 인 프로세스의 각인을 추출 할 수있었습니다." Motta가 설명합니다. Helmstaedter는“아직 비교적 적은 양의 피질에서도 발견되는 정보와 정밀도가 얼마나 놀랐는지에 대해 놀랐으며, 특히 배운 회로 분획을 추출하는 것이 우리에게 중요한 계기가되었습니다.”라고 덧붙였습니다. 보고 된 방법은 생물학적 지능에 대한 통찰력을 오늘날“인공 지능”으로 옮기는 데 실질적인 영향을 미칠 수 있습니다.“대뇌 피질에서 신경망을 매핑하는 목표는 우리가 할 수 있기를 바랍니다. 오늘날의 AI와 달리 뇌가 그렇게 효율적인 컴퓨터에 관한 정보를 추출 할 수 있습니다.”라고 Helmstaedter는 말합니다. 또한 Google을 포함한 주요 업체 및 미국 정보 기관 (IARPA)의 연구 프로그램에 대한 연구 분야를 설명합니다. 우리는 막스 플랑크 소사이어티 (Max Planck Society)의 독점적 인 공공 자금을 사용하여 첫 번째 이정표, 밀집된 지역 피질 코네 톰을 달성 한 것을 매우 자랑스럽게 생각합니다.” 거의 10 년의 연구 끝에 연구원들은 그들의 업적에 대해 열정적입니다. Helmstaedter는“피질을 가져와 부지런히 처리 한 다음 아름다운 네트워크에서 전체 통신 맵을 얻는 것이 지난 10 년 동안 우리가 작업해온 것”이라고 설명합니다. 연구원들은 다음과 같이 결론을 내립니다.“우리는 다른 뇌 영역, 피질 층, 발달 시점 및 종의 다양한 피질 조직에 적용된 우리의 방법이 진화가 어떻게 이러한 네트워크를 설계했는지, 그리고 경험이 형성에 미치는 영향을 알려줄 것이라고 생각합니다 세밀한 구조” 또한 코네 소믹 스크리닝은 정신병 및 관련 장애의 회로 표현형에 대한 설명을 허용 할 것이며, 일부 중요한 뇌 장애가 실제로 코 페로 병증, 회로 질환 인 정도를 알려줄 것입니다.”
### 참조 : 알레산드로 모타 마누엘 Berning 케빈 M. Boergens, 베네딕트 Staffler 마르셀 베 이닝, 사힐 Loomba 필립 헤니, HEIKO Wissler와 리츠 Helmstaedter 의해 "체성 감각 피질의 층 (4)의 밀도 connectomic 재건"10 월 24 일 2019 과학 . DOI : 10. 1126 / 과학. aay3134
.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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