분자 영화 제작의 발전은 분자가 두 광자에 어떻게 반응하는지 보여줍니다
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.우주의 확장에 대한 수수께끼? 이론 물리학 자, 과학적 논쟁 해결을위한 가설 제공
주제 : 천체 물리학인기있는제네바의 대학 으로 제네바 대학, 2020년 3월 13일 우주 확장 UNIGE 연구원은 우주의 팽창 속도에 대한 과학적 논쟁을 대규모로 완전히 동 질적이지 않다고 제안함으로써 해결했다.
지구, 태양계, 은하계 전체 와 우리에게 가장 가까운 수천 개의 은하들은 직경이 2 억 5 천만 광년 인 광대 한“거품”으로 움직이며, 물질의 평균 밀도는 나머지 우주의 절반보다 큽니다. . 이것은 제네바 대학 (UNIGE)의 이론 물리학자가 10 년 동안 과학계를 분열시킨 수수께끼를 풀기 위해 제시 한 가설입니다. 우주가 어느 속도로 확장되고 있습니까? 지금까지 적어도 두 개의 독립적 인 계산 방법은 통계적으로 조정할 수없는 편차로 약 10 % 차이가 나는 두 개의 값에 도달했습니다. Physics Letters B 저널에 제시된이 새로운 접근 방식은 “새로운 물리학”을 사용하지 않고 이러한 차이를 없앱니다. 벨기에의 캐논이자 물리학 자 Georges Lemaître (1894-1966)가 처음으로 제안하고 Edwin Hubble (1889-1953)이 처음으로 제안한 135 억 년 전에 빅뱅이 발생한 이후 우주가 팽창 하고 있습니다. 미국의 천문학자는 1929 년에 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 있으며 가장 먼 은하가 가장 빠르게 움직이고 있음을 발견했습니다. 이것은 과거에 모든 은하들이 같은 장소에 있었을 때, 빅뱅에만 해당 할 수있는 시간이 있었음을 시사한다. 이 연구는 우주의 팽창률을 나타내는 허블 상수 (H 0 )를 포함한 허블-레마 니어 법칙을 일으켰다 . 최고의 H 0현재 추정치는 약 70 (km / s) / Mpc입니다 (즉, 우주가 3 천 26 백만 광년마다 초당 70km 더 빠르게 확장됨을 의미). 문제는 두 가지 상충되는 계산 방법이 있다는 것입니다. 산발적 인 초신성 첫 번째는 우주 전자 레인지 배경을 기반으로합니다.이 우주는 어디에서나 우리에게 오는 마이크로파 방사선입니다. 플랑크 우주 임무에 의해 공급되고, 우주 균질 등방성이라는 사실을 주어 정확한 데이터를 사용하여, 67.4의 값이 H 얻어진다 0 시나리오 흐르기 일반 상대성 아인슈타인의 이론을 사용. 두 번째 계산 방법은 먼 은하에서 산발적으로 나타나는 초신성을 기반으로합니다. 이러한 이벤트는 매우 밝고 고정밀 거리 관찰자 것이 가능 H의 값을 결정하도록했다 접근법 제공 0 74한다.
루카스 롬 브리 저 루카스 롬 브리 서, UNIGE
과학부 이론 물리학과 조교수. 크레딧 : UNIGE UNIGE 과학 학부의 이론 물리학과 교수 인 Lucas Lombriser는 다음과 같이 설명합니다. 과학 논란을 불러 일으키고 심지어 우리가 '새로운 물리학'을 다룰 것이라는 희망을 불러 일으키는 데 많은 시간이 걸리지 않았습니다.” 그 차이를 좁히기 위해 Lombriser 교수는 우주가 주장한 것처럼 동 질적이지 않다는 생각을 들었다. 물질이 은하 내부와 외부에 다르게 분포되어 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그러나 은하보다 수천 배나 큰 부피로 계산 된 물질의 평균 밀도의 변동을 상상하기가 더 어렵습니다. "허블 버블" “우리가 일종의 거대한 '거품'에 있다면 물질의 밀도가 전체 우주의 알려진 밀도보다 현저히 낮은 Lombriser 교수는 계속해서 초신성 거리와 궁극적으로는 H 0. ” 이 "허블 버블"은 거리 측정을위한 기준으로 작용하는 은하를 포함하기에 충분히 커야 할 것이다. 이 거품에 대해 2 억 5 천만 광년의 직경을 설정함으로써 물리학자는 내부 물질의 밀도가 나머지 우주보다 50 % 낮 으면 허블 상수에 대해 새로운 값을 얻을 수 있다고 계산했습니다. 우주 마이크로파 배경을 사용하여 얻은 것과 함께. Lombriser 교수는“이러한 규모에서 변동이있을 확률은 20 분의 1에서 5 분의 1 일 것입니다. 광대 한 우주에는 우리와 같은 많은 지역이 있습니다.”
참조 : 루카스 Lombriser 의해 "우주 마이크로파 배경 로컬 허블 상수 일관성"2 월 17 일 (2020) 물리 문자 B . DOI : 10.1016 / j.physletb.2020.135303
.러시아 과학자들이 구글의 양자 알고리즘을 깨다
주제 : 알고리즘GoogleOpticsQuantum ComputingSkoltech 으로 과학 기술 (SKOLTECH)의 SKOLKOVO 연구소 2020 년 3 월 18 일 양자 알고리즘 컨셉 디자인 러시아
모스크바에있는 민간 대학원 연구 기관인 Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech)의 과학자들은 Google에서 시작된 광범위하게 채택 된 양자 접근 방식의 근본적인 한계를 발견하고 정량화했습니다. 구글은 데이터 처리 속도를 획기적으로 향상시키기 위해 양자 역학적 효과를 이용하는 양자 강화 프로세서를 개발하기 위해 경쟁하고있다. 가까운 시일 내에 Google은 현실적인 노이즈가있을 때 작동하는 새로운 양자 강화 알고리즘을 고안했습니다. 이른바 양자 근사 최적화 알고리즘 또는 QAOA는 노이즈 허용 양자 향상 알고리즘 개발을 향한 현대 드라이브의 초석입니다. QAOA에서 Google이 채택한이 유명한 접근 방식은 광범위한 상업적 관심을 불러 일으켰으며, 전 세계 리서치 커뮤니티에 불을 붙여 새로운 애플리케이션을 탐색했습니다. 그러나 실제로 Google의 QAOA 알고리즘의 궁극적 인 성능 제한에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. Skoltech의 딥 퀀텀 연구소 (Deep Quantum Laboratory)에서 온 과학자 팀이이 현대의 도전을 받아 들였습니다. Jacob Biamonte 교수가 이끄는 올 스콜 테크 팀은 Google이 시작한 방식에 근본적인 한계가있는 것으로 보이는 것을 발견하고 정량화했습니다. 고정 깊이 QAOA 회로 성능
그래프는 문제 밀도가 증가하는 임의로 생성 된 MAX-SAT 인스턴스에서 고정 깊이 QAOA 회로의 성능 (QAOA 옵티마와 정확한 옵티마의 차이)을 나타냅니다. 깊이가 더 높은 버전은 더 나은 성능을 달성하지만 여전히 도달 가능성이 부족합니다. 크레딧 : Physical Review Letters
Physical Review Letters 에서보고 하는 저자는 소위 도달 가능성 결함 발견에 대해 자세히 설명합니다. 저자는 이러한 결함이 QAOA가 문제 인스턴스에 대한 솔루션을 근사화하는 능력을 근본적으로 제한하는 방법을 보여줍니다. Skoltech 팀의 연구 결과에 따르면 변형 QAOA 양자 알고리즘의 명확한 한계가보고되었습니다. QAOA 및 기타 변형 양자 알고리즘은 내부 양자-고전적 피드백 프로세스로 인해 알려진 수학적 기법을 사용하여 분석하기가 매우 어려운 것으로 입증되었습니다. 즉, 주어진 양자 계산은 정해진 시간 동안 만 실행될 수 있습니다. 이 고정 시간 내에, 고정 된 수의 양자 연산이 실행될 수있다. QAOA는 목적 함수를 최소화하기 위해 점점 더 최적의 근사치 시퀀스를 형성함으로써 이러한 양자 연산을 반복적으로 활용하려고합니다. 연구는이 과정에 새로운 한계를 두었다. 저자들은 고정 깊이 양자 회로에 대한 최적의 솔루션을 근사화하는 QAOA의 능력이 근본적으로“밀도”문제에 의존한다는 것을 발견했다. MAX-SAT라는 문제의 경우, 소위 밀도는 문제 제한과 변수 개수의 비율로 정의 할 수 있습니다. 이를 절 밀도라고도합니다. 저자들은 알고리즘의 실행 시간에 관계없이 최적의 솔루션을 성공으로 보장 할 수없는 고밀도의 문제 사례를 발견했습니다.
참조 : V.하기 Akshay, H. Philathong, M. E. S. 모랄레스와 J. D. Biamonte 3 월 5 일 2020에 의해 "양자 대략적인 최적화에 도달 가능성 적자" 물리학 검토 편지 . DOI : 10.1103 / PhysRevLett. 124.090504
https://scitechdaily.com/russian-scientists-break-googles-quantum-algorithm/
.NASA는 다양한 별, 은하 및 우주 충돌을 연구 할 계획이다
NASA 은하 NASA는 4 개의 미션에 대해 새로운 제안을 선택했습니다. 우주의 폭발과 그 유물, 그리고 주변의 별의 플레어가 어떻게 공전하는 행성의 대기에 영향을 미칠 수 있는지. 이러한 과학 프로젝트에 대한 계획을보다 상세하게 평가 한 후 NASA 우주국은 2021 년에 가장 흥미로운 두 가지 연구 제안을 선택하게됩니다. 그런 다음 NASA Explorers 프로그램에 따라 다음 천체 물리적 미션이 될 것 입니다. 그러나 선정 된 임무는 2025 년 이전에 시작될 것입니다. NASA의 미션 사이언스 디렉터 인 Thomas Zurbuchen은 “현재의 탐험가들을위한 유망한 연구 계획은 우주의 비밀을 밝힐 수있는 가장 창의적이고 혁신적인 방법을 보여줍니다 . -가장 중요한 우주적 질문에 대한 답을 찾기 위해 별과 태양계 행성에 대한 연구 덕분에, 우리는 이러한 소소한 임무의 결과로 과학의 획기적인 발전을 기대합니다. SMEX (Small Explorer) 주제에 따른 두 개의 천체 물리적 미션 과 계획 단계에서의 잠재적 과학적 가치와 타당성에 따라 경쟁 모드에서 두 개의 미션 기회 (MO)가 선택되었습니다. 발사 비용을 제외하고 SMEX 임무의 총 비용은 1 억 6,500 만 달러 이하이며 MO 임무는 각각 7,500 만 달러입니다. 선정 된 제안은 다음과 같습니다. 대기 물리 및 진화 (ESCAPE)를위한 미션 극 자외선 스텔라 특성 ESCAPE의 일환으로 과학자들은 빠르고 강한 자외선 발적을 위해 근처의 별을 연구하려고합니다. 과학 프로젝트의 목표는 그러한 플레어가 이러한 유형의 별을 공전하는 작고 바위가 많은 행성의 대기를 파괴 할 가능성을 결정하는 동시에 삶과 거주성에도 영향을 미친다는 것입니다. COSI (Compton Spectrometer and Imager) COSI 기기는 우리 은하에서 별 폭발 중에 생성 된 방사성 원소로부터 감마선을 측정하여 은하계 전체를 스캔 할 수 있습니다. 이 모든 것은 은하수의 죽어가는 별의 최신 역사를 반영하고 동시에 그들에 의해 다른 요소를 생성하는 것을 목표로합니다. COSI는 또한 멀리 떨어져있는 고 에너지 우주 폭발이 감마선을 생성하는 방법을 더 잘 이해하기 위해 분극을 측정 할 것입니다. 중력파 자외선 대응 이미 저 미션 중력파 자외선 대응 이미 저는 두 개의 독립적 인 작은 위성으로 구성되며 각각의 위성은 다른 UV 범위에서 하늘을 관찰합니다. 이러한 듀오는 중성자 별 또는 중성자 별과 블랙홀의 병합으로 인한 강한 중력파가 방출 된 후 폭발로 인해 발생하는 뜨거운 가스에서 빛을 감지 할 수 있습니다. 이 사건들 사이에서 임무는 또한 전체 하늘을 자외선으로 매핑하여 어떤 식 으로든 폭발하는 별과 같은이 범위의 에너지에서 다른 밝은 물체를 찾습니다. LEAP-LargE 영역 버스트 편광계 국제 우주 정거장에 설치된 LEAP 기기는 거대한 별이 폭발하거나 사망하거나 중성자 별과 같은 소형 물체가 폭발하는 동안 우주로 발사 된 에너지 제트를 연구합니다. LEAP를 사용한 감마선 버스트에서의 편광 측정은 거의 광속으로 이동하는 제트의 특성에 대한 경쟁 이론으로 인한 파라미터를 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다. LEAP는 2021 년에 시작될 예정인 NASA IXPE ( Imaging X-ray Polarimetry Explorer ) 기기의 측정을 보완하는 것 입니다. Goddard 우주 비행 센터가 관리하는 NASA Explorers 프로그램 은 천문 물리학 및 물리학과 같은 분야의 연구원들이 수행 한 주요 기본 연구를위한 공간에 대한 빈번하고 상대적으로 저렴한 액세스를 제공하기 위해 여전히 실행되는 가장 오래된 NASA 프로그램입니다. 지구의 방사선 벨트를 발견 한 1958 년에 Explorer 1 위성을 우주로 보낸 이후 , Explorers 프로그램은 Uhuru 및 COB ( Cosmic Background Explorer ) 미션 을 포함하여 90 명의 미션 을 가능하게하여 관련 과학 인을 노벨상으로 이끌었습니다.
.수학자들은 실제 무작위성을 설명하는 새로운 이론을 개발합니다
에 의해 퀸 메리 런던 대학 크레딧 : CC0 Public Domain 2020 년 3 월 18 일
브라운 운동은 유체에서 입자의 무작위 이동을 설명하지만이 혁신적인 모델은 유체가 정적이거나 평형 상태 일 때만 작동합니다. 실제 환경에서 유체에는 종종 작은 수영 미생물과 같이 스스로 움직이는 입자가 포함되어 있습니다. 이 자체 추진 수영 선수는 유체에서 움직임 이나 교반을 일으켜 평형에서 멀어지게 할 수 있습니다. 실험에 따르면 움직이지 않는 '수동'입자는 수영 선수가 포함 된 '활성'유체와 상호 작용할 때 이상한 루프 동작을 나타낼 수 있습니다. 이러한 움직임은 브라운 운동에 의해 묘사 된 종래의 입자 거동에 맞지 않으며, 지금까지 과학자들은 이러한 대규모 혼란 운동이 개별 입자들 사이의 미세한 상호 작용에 의해 어떻게 발생하는지 설명하기 위해 고심하고있다. 런던 퀸 메리 대학교, 츠쿠바 대학교, 에콜 폴리 테크닉 페데 랄 드 로잔, 런던 임페리얼 칼리지 (Imperial College London)의 연구원들은 이러한 역동적 인 환경에서 관찰 된 입자의 움직임을 설명하는 새로운 이론을 제시했습니다. 그들은 새로운 모델이 수영 조류 또는 박테리아의 먹이를 찾는 패턴과 같은 생물학적 시스템의 실제 행동에 대한 예측을 도울 수 있다고 제안한다 . 이 프로젝트를 관리 한 London Queen Mary University의 응용 수학 수석 강사 인 Adrian Baule 박사는 다음과 같이 말했습니다 : "실제로 자주 관찰되는보다 활동적인 시스템에서 입자의 확산" 유체 에서 수동 입자와 활성 수영 선수 사이의 산란 역학을 명시 적으로 해결함으로써 연구원들은 모든 실험 관찰을 설명하는 '활성'유체에서 입자 운동에 대한 효과적인 모델을 도출 할 수있었습니다. 그들의 광범위한 계산은 효과적인 입자 역학이 생태 시스템이나 지진 역학과 같은 전형적인 행동과는 거리가 먼 복잡한 시스템에서 '극단적'운동을 묘사하는 데 널리 사용되는 소위 '레비 비행'을 따른다는 것을 보여줍니다. 쓰쿠바 대학 (University of Tsukuba)의가요 자와 키요시 박사 (Kiyoshi Kanazawa) 박사는이 연구의 첫 번째 저자는 다음과 같이 말했다. 활동적인 수영 선수와 수동 입자 사이의 유체 역학적 상호 작용의 결과로서 매우 놀랍습니다. " 연구팀은 활동적인 수영 선수들의 밀도가 레비 비행 정권의 지속 시간에도 영향을 미쳤다는 것을 발견했다. Baule 박사는 다음과 같이 덧붙였다.“우리의 결과는 최적의 단조 전략이 환경 내 입자의 밀도에 따라 달라질 수 있음을 시사합니다. 다른 수영 자들이 끌어 당기고 더 넓은 공간 영역을 탐색 할 때 영양소가 다가올 때까지 기다릴 것입니다. "그러나이 연구는 수영 미생물이 영양소 나 분해 플라스틱과 같은 수동 입자와 상호 작용하는 방법에 대한 정보를 제공 할뿐만 아니라 활성 비평 형 환경에서 무작위성이 어떻게 발생 하는지를 더 일반적으로 밝힙니다.이 발견은 다른 사람의 행동을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 물리와 생물학뿐만 아니라 금융 시장 에서도 발생하는 평형에서 멀어지는 시스템 " 영국의 식물 학자 Robert Brown은 1827 년에 물에 첨가 될 때 꽃가루 곡물에 의해 나타나는 임의의 움직임을 관찰하면서 Brownian 운동을 처음 설명했습니다. 수십 년 후 유명한 물리학 자 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은이 행동을 설명하기 위해 수학적 모델을 개발했으며, 그렇게함으로써 원자의 존재를 증명함으로써 과학과 그 밖의 분야에서 널리 응용 될 수있는 토대를 마련했습니다.
더 탐색 수영 미생물은 수학적 순서로 스스로를 조종합니다. 추가 정보 : 'Loopy Lévy 항공편은 활성 서스펜션에서 트레이서 확산을 향상시킵니다.' K 가나자와, T 사노, 카이 로리, 볼레. 자연 . DOI : 10.1038 / s41586-020-2086-2 , http://www.nature.com/articles/s41586-020-2086-2 저널 정보 : 자연 런던 대학교 퀸 메리 제공
https://phys.org/news/2020-03-mathematicians-theory-real-world-randomness.html
.새로운 그래 핀 증폭기를 사용하여 전자기 스펙트럼에서 숨겨진 주파수 잠금 해제
주제 : 2D 재료GrapheneLoughborough UniversityNanotechnology 2020 년 3 월 10 일 숨겨진 주파수 전자기 스펙트럼 새로운 그래 핀 증폭기는 전자기 스펙트럼에서 숨겨진 주파수를 잠금 해제 할 수있었습니다. 연구원들은 까다로운 테라 헤르츠 파장의 잠금을 해제하고 혁신적인 새로운 기술을 가능하게하는 고유 한 장치를 개발했습니다. 테라 헤르츠 파 (THz)는 광 주파수 스펙트럼에서 마이크로파와 적외선 사이에 있지만 저에너지 과학자로 인해 잠재력을 이용할 수 없었습니다. 수수께끼는 과학계에서 테라 헤르츠 간격 으로 알려져 있습니다. THz 파 (T-ray)를 감지하고 증폭하면 의료, 통신, 위성, 우주 및 기타 기술의 새로운 시대가 열릴 것입니다. 가장 큰 응용 분야 중 하나는 X- 선에 대한 안전하고 비파괴적인 대안입니다.
가벼운 THz 샌드위치 THz 주파수의 빛은 '샌드위치'에 부딪 히고 추가 에너지로 반사됩니다. 크레딧 : Loughborough University
그러나 지금까지 3mm에서 30μm 사이의 파장은 기존의 모든 소스의 상대적으로 약한 신호로 인해 사용할 수없는 것으로 판명되었습니다. 물리학 자 팀은 그래 핀 과 고온 초전도체를 사용하여 새로운 유형의 광 트랜지스터 – 작동하는 THz 증폭기를 만들었습니다 . 간단한 증폭기의 물리학은 투명하고 빛에 민감하지 않으며 전자가 질량을 갖지 않는 그래 핀의 특성에 의존합니다. 그것은 두 층의 그래 핀과 초전도체로 구성되어 있으며, 샌드위치처럼 그래 핀 질량이없는 전자를 그들 사이에 포획합니다. 그런 다음 장치가 전원에 연결됩니다. THz 방사선이 그래 핀 외층에 닿으면 내부에 갇힌 입자가 나가는 파동에 부착되어 도달 한 것보다 더 많은 전력과 에너지를 제공하여 증폭시킵니다.
그래 핀 증폭기 그래 핀 증폭기. 크레딧 : Loughborough University
러프 버러 물리학과의 페 도르 쿠 스마트 세브 교수는 이렇게 말했다. “THz 빛이 샌드위치에 떨어지면 거울처럼 반사됩니다. 요점은 장치에 떨어진 것보다 더 많은 빛이 반사된다는 것입니다. “외부 에너지는 배터리 나 전자기 스펙트럼의 다른 고주파에서 표면에 닿는 빛에 의해 공급되기 때문에 작동합니다. THz 광자는 그래 핀에 의해 질량이없는 전자로 변환되고, 다시 다시 반사되고 에너지가 공급 된 THz 광자로 변환된다. "이러한 변환으로 인해 THz 광자는 그래 핀 또는 배터리에서 에너지를 가져 와서 약한 THz 신호가 증폭됩니다." 영국의 러프 버러 대학 (Loughborough University)의 연구원들이 만든 혁신 한국의 복합 시스템 이론 물리학 센터; 중국의 Micro / Nano 제작 실험실 마이크로 시스템 및 THz 연구 센터와 러시아의 AV Rzhanov 반도체 물리 연구소는 미국 물리 학회 (American Physical Society, APS) 저널의 Physical Review Letters에 실렸다 .
T- 레이 의료 영상 T-ray는 X-ray를 비파괴 대체 의료 영상 수단으로 대체 할 수 있습니다.
이 팀은 계속 장치를 개발하고 있으며 곧 시제품을 준비 할 수 있기를 희망합니다. Kusmartsev 교수는 약 1 년 안에 작동 증폭기를 상용화 할 수 있기를 희망한다고 말했다. 그는 이러한 장치가 현재의 기술을 크게 개선하고 과학자들이 인간의 뇌에 대해 더 많은 것을 밝힐 수 있다고 덧붙였다. “우주에는 테라 헤르츠 방사선과 신호로 가득 차 있으며 실제로 모든 생물학적 유기체는 그것을 흡수하고 방출합니다. “이러한 증폭기를 사용하면 화학 반응과 생물학적 과정이 어떻게 진행되고 있는지, 뇌가 어떻게 작동하고 어떻게 생각하는지 등 많은 자연의 신비를 발견 할 수있을 것으로 기대합니다. “테라 헤르츠 범위는 인류가 채택한 마지막 방사선 주파수입니다. 마이크로파, 적외선, 가시 광선, X 선 및 기타 대역폭은 수많은 과학 및 기술 발전에 필수적입니다. “영상, 분광학, 단층 촬영, 의료 진단, 건강 모니터링, 환경 제어 및 화학 및 생물학적 식별과 같은 광범위한 과학 영역을 크게 향상시키는 특성을 가지고 있습니다. "우리가 개발 한이 장치는 과학자와 엔지니어가 환상적인 대역폭을 활용하고 차세대 의료 장비, 탐지 하드웨어 및 무선 통신 기술을 개발할 수있게 해줄 것입니다."
참조 : K. H. A. Villegas, F. V. Kusmartsev, Y. Luo 및 I. G. Savenko, 2020 년 2 월 26 일, Physical Review Letters의 “광대역 테라 헤르츠 영역에서의 방사선 증폭을위한 광 트랜지스터” . DOI : 10.1103 / PhysRevLett. 124.087701
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.분자 영화 제작의 발전은 분자가 두 광자에 어떻게 반응하는지 보여줍니다
글렌 다 추이, SLAC National Accelerator Laboratory SLAC National Accelerator Laboratory에서 요오드 분자를 검출기로 산란시키는 X- 선에 의한 회절 패턴. 실험실의 X- 선 자유 전자 레이저에서 수백 개의 패턴을 결합하여 분자가 한 번에 두 개의 광자에 부딪 칠 때 예기치 않은 방식으로 반응하는 방법을 보여주는 "분자 영화"를 만들었습니다. 과학자들은이 새로운 접근법이 더 크고 복잡한 분자들과도 작동해야한다고 말합니다. 크레딧 : Bucksbaum group / PULSE Institute 2020 년 3 월 18 일
지난 몇 년 동안 과학자들은 놀라운 빛의 도구 인 "카메라"를 개발했습니다.이 카메라는 보통의 빛 대신 X- 선 또는 전자를 사용하여 움직이는 분자의 빠른 스냅 샷을 만들어 분자 영화에 연결합니다. 에너지 부 SLAC National Accelerator Laboratory와 Stanford University의 과학자들은 또 다른 비틀기를 추가 했습니다. 일반적인 단일 광자 대신 한 번에 두 개의 광자 빛으로 요오드 분자를 맞출 수 있도록 레이저를 조정함으로써 그들은 예상치 못한 현상을 일으켰습니다. 슬로우 모션 영화는 1 조 분의 1 초에 불과합니다. 물리적 검토 X 에서 3 월 17 일에 설명 된이 접근법으로 제작 한 첫 번째 영화 는 요오드 분자의 두 원자가 마치 마치 스프링으로 연결된 것처럼 앞뒤로 흔들리는 방식을 보여줍니다. 실험실의 Linac Coherent Light Source (LCLS) 하드 X- 선 자유 전자 레이저에 의해 이러한 행동이 포착되었습니다. 분자의 반응 중 일부는 놀랍고 다른 기술은 다른 기술을 통해 이전에 보았지만, 그들이 어떻게 생겼는지에 대한 사전 지식에 의존하지 않고서는 그러한 세부 사항이나 직접적 인 세부 사항은 결코 없었습니다. 다양한 원자를 포함하는 더 큰 분자에 대한 예비 조사에 따르면, 이러한 방식으로도 촬영할 수 있다고 연구팀은 덧붙였다. SLAC와 스탠포드의 교수이자 스탠포드 PULSE 연구소의 연구원 인 필립 벅스 바움 (Philip Bucksbaum)은“이러한 방식으로 얻은 사진은 매우 풍부했다”고 말했다. "이 분자들은 실제로 우리가 원자가 옹스트롬 미만의 거리 (2 개의 수소 원자의 폭에 관한 거리)에서 1 조분의 1 초 이내에 움직이는 것을 볼 수있는 충분한 정보를 제공했습니다. 우리는 매우 빠른 셔터 속도와 높은 속도를 필요로합니다. 이 수준의 디테일을 볼 수있는 해상도를 제공하고 있으며 현재 LCLS와 같은 하드 X 선 자유 전자 레이저를 통해서만 가능합니다. " 이중 배럴 광자 요오드 분자는 단순한 화학 결합으로 연결된 단 2 개의 원자이기 때문에 이런 종류의 조사에서 가장 좋아하는 주제이다. 예를 들어 SLAC의 "전자 카메라"를 사용한 이전 연구는 빛에 대한 반응을 조사했습니다. 그러나 지금까지 이러한 실험은 단일 광자 또는 빛 입자를 사용하여 분자에서 운동을 시작하도록 설정되었습니다. 이 연구에서 연구원들은 초고속 적외선 레이저의 강도와 색상을 조정하여 약 10 분의 1의 요오드 분자가 2 개의 광자 (photon)와 상호 작용할 수 있도록했습니다.
이 이미지에는 SLAC National Accelerator Laboratory에서 X 선 자유 전자 레이저로 만든 "분자 영화"의 수백 가지 이미지 또는 프레임이 포함되어 있습니다. 이 연구는 간단한 요오드 분자가 한 번에 두 개의 광자 빛에 부딪 칠 때 예기치 않은 방식으로 반응하는 방법을 보여줍니다. 과학자들은 더 크고 복잡한 분자에도 작용해야한다는 새로운 접근법을 제시합니다. 각 이미지는 단일 분자에서 원자를 X- 선으로 산란시켜 만든 단일 회절 패턴을 나타내며 1 픽셀 깊이의 얇은 수평선으로 나타납니다. 단일 색상 밴드를 아래에서 위로 볼 때, 선의 미묘한 변화는 분자 원자의 위치가 피코 초 또는 1 조분의 1 초에 몇 번 앞뒤로 이동했는지를 나타냅니다. 크레딧 : (벅스 바움 그룹 / PULSE Institute
각각의 히트는 LCLS로부터의 X- 선 레이저 펄스에 즉시 이어졌으며, 이는 요오드의 원자핵으로부터 흩어져서 분자가 어떻게 반응했는지를 기록하기 위해 검출기로 퍼졌다. 빛과 X- 선 펄스 사이의 타이밍을 변화시킴으로써 과학자들은 분자 반응의 정지 동작 영화에 결합 된 일련의 스냅 샷을 만들었습니다. 연구원들은 한 번에 두 개 이상의 광자를 가진 요오드 분자를 때리는 것은 비선형 반응으로 알려진 것을 유발할 수 있으며, 이는 놀라운 방향으로 이어질 수 있다는 것을 알고 있었다. 벅스 바움은 "우리는 우리가 계획 한 것이 아닐 수도있는보다 도전적인 것을보고 싶었다"고 말했다. 그리고 그것이 실제로 그들이 찾은 것입니다. 예기치 않은 분위기 결과는 빛의 에너지가 예상대로 두 요오드 분자가 빠르게 접근하여 서로 멀어지면서 진동을 일으킨다는 것을 보여 주었다. 벅스 바움은“이것은 정말 큰 효과이며 물론 우리는 그것을 보았다. 그러나이 데이터에는 훨씬 더 약한 진동 유형도 나타났다. "우리가 그것을 보지 못했을 정도로 약한 과정"이라고 그는 말했다. "이 기술의 발견 가능성을 확인시켜줍니다." 또한 원자들이 얼마나 멀리 떨어져 있고 각 진동이 시작될 때 (각 요소 사이의 결합을 압축 또는 확장하는 것) 각 진동 유형이 얼마나 오래 지속되었는지를 알 수있었습니다. 분자의 단지 몇 퍼센트에서, 광 펄스는 요오드 원자를 진동하지 않고 날아가서 반대 방향으로 빠르고 느린 속도로 발사했습니다. 진동과 마찬가지로 빠른 비행이 예상되었지만 느린 비행은 그렇지 않았습니다. 벅스 바움은 화학자 및 재료 과학자들이 이러한 기술을 잘 활용할 수있을 것이라고 기대했다. 한편, 그의 팀과 실험실의 다른 사람들은 분자 에서 점점 더 많은 일들이 일어나고 그것들이 어떻게 움직이는 지 이해하는 도구 개발에 계속 집중할 것입니다 . "이것이 목표이다"고 말했다. "저희는 작가, 프로듀서 또는 배우가 아닌 촬영 감독입니다. 우리가하는 일의 가치는 다른 모든 일들이 일어나고 다른 과학자들과 협력하여 일할 수있게하는 것입니다."
더 탐색 'Schroedinger 's cat'분자가 정교하게 디테일 한 영화를 만듭니다 추가 정보 : Philip H. Bucksbaum et al., 시간 분해 X 선 산란을 이용한 다 광자 여기 특성화, 물리적 검토 X (2020). DOI : 10.1103 / PhysRevX.10.011065 저널 정보 : 신체적 검토 X 에 의해 제공 SLAC 국립 가속기 연구소
https://phys.org/news/2020-03-advance-molecular-moviemaking-molecules-photons.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
참고.
https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/
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http://www.sci-news.com/astronomy/earth-sized-exoplanet-habitable-zone-red-dwarf-toi-700d-07991.html
또 다른 모델은 TOI-700d를 구름이없는 전 지구의 현대 지구 버전으로 묘사합니다. 별빛이 행성의 대기를 통과 할 때 이산화탄소와 질소와 같은 분자와 상호 작용하여 스펙트럼 선 (spectral line)이라고하는 독특한 신호를 생성합니다.”또한 과학자들은 TOI-700d의 20 가지 모델 게시되었습니다 .
버전에 대해 시뮬레이션 된 스펙트럼을 생성했습니다.
.새로운 그래 핀 증폭기를 사용하여 전자기 스펙트럼에서 숨겨진 주파수 잠금 해제
주제 : 2D 재료GrapheneLoughborough UniversityNanotechnology 2020 년 3 월 10 일 숨겨진 주파수 전자기 스펙트럼 새로운 그래 핀 증폭기는 전자기 스펙트럼에서 숨겨진 주파수를 잠금 해제 할 수있었습니다. 연구원들은 까다로운 테라 헤르츠 파장의 잠금을 해제하고 혁신적인 새로운 기술을 가능하게하는 고유 한 장치를 개발했습니다. 테라 헤르츠 파 (THz)는 광 주파수 스펙트럼에서 마이크로파와 적외선 사이에 있지만 저에너지 과학자로 인해 잠재력을 이용할 수 없었습니다. 수수께끼는 과학계에서 테라 헤르츠 간격 으로 알려져 있습니다. THz 파 (T-ray)를 감지하고 증폭하면 의료, 통신, 위성, 우주 및 기타 기술의 새로운 시대가 열릴 것입니다. 가장 큰 응용 분야 중 하나는 X- 선에 대한 안전하고 비파괴적인 대안입니다.
가벼운 THz 샌드위치 THz 주파수의 빛은 '샌드위치'에 부딪 히고 추가 에너지로 반사됩니다. 크레딧 : Loughborough University
그러나 지금까지 3mm에서 30μm 사이의 파장은 기존의 모든 소스의 상대적으로 약한 신호로 인해 사용할 수없는 것으로 판명되었습니다. 물리학 자 팀은 그래 핀 과 고온 초전도체를 사용하여 새로운 유형의 광 트랜지스터 – 작동하는 THz 증폭기를 만들었습니다 . 간단한 증폭기의 물리학은 투명하고 빛에 민감하지 않으며 전자가 질량을 갖지 않는 그래 핀의 특성에 의존합니다. 그것은 두 층의 그래 핀과 초전도체로 구성되어 있으며, 샌드위치처럼 그래 핀 질량이없는 전자를 그들 사이에 포획합니다. 그런 다음 장치가 전원에 연결됩니다. THz 방사선이 그래 핀 외층에 닿으면 내부에 갇힌 입자가 나가는 파동에 부착되어 도달 한 것보다 더 많은 전력과 에너지를 제공하여 증폭시킵니다.
그래 핀 증폭기 그래 핀 증폭기. 크레딧 : Loughborough University
러프 버러 물리학과의 페 도르 쿠 스마트 세브 교수는 이렇게 말했다. “THz 빛이 샌드위치에 떨어지면 거울처럼 반사됩니다. 요점은 장치에 떨어진 것보다 더 많은 빛이 반사된다는 것입니다. “외부 에너지는 배터리 나 전자기 스펙트럼의 다른 고주파에서 표면에 닿는 빛에 의해 공급되기 때문에 작동합니다. THz 광자는 그래 핀에 의해 질량이없는 전자로 변환되고, 다시 다시 반사되고 에너지가 공급 된 THz 광자로 변환된다. "이러한 변환으로 인해 THz 광자는 그래 핀 또는 배터리에서 에너지를 가져 와서 약한 THz 신호가 증폭됩니다." 영국의 러프 버러 대학 (Loughborough University)의 연구원들이 만든 혁신 한국의 복합 시스템 이론 물리학 센터; 중국의 Micro / Nano 제작 실험실 마이크로 시스템 및 THz 연구 센터와 러시아의 AV Rzhanov 반도체 물리 연구소는 미국 물리 학회 (American Physical Society, APS) 저널의 Physical Review Letters에 실렸다 .
T- 레이 의료 영상 T-ray는 X-ray를 비파괴 대체 의료 영상 수단으로 대체 할 수 있습니다.
이 팀은 계속 장치를 개발하고 있으며 곧 시제품을 준비 할 수 있기를 희망합니다. Kusmartsev 교수는 약 1 년 안에 작동 증폭기를 상용화 할 수 있기를 희망한다고 말했다. 그는 이러한 장치가 현재의 기술을 크게 개선하고 과학자들이 인간의 뇌에 대해 더 많은 것을 밝힐 수 있다고 덧붙였다. “우주에는 테라 헤르츠 방사선과 신호로 가득 차 있으며 실제로 모든 생물학적 유기체는 그것을 흡수하고 방출합니다. “이러한 증폭기를 사용하면 화학 반응과 생물학적 과정이 어떻게 진행되고 있는지, 뇌가 어떻게 작동하고 어떻게 생각하는지 등 많은 자연의 신비를 발견 할 수있을 것으로 기대합니다. “테라 헤르츠 범위는 인류가 채택한 마지막 방사선 주파수입니다. 마이크로파, 적외선, 가시 광선, X 선 및 기타 대역폭은 수많은 과학 및 기술 발전에 필수적입니다. “영상, 분광학, 단층 촬영, 의료 진단, 건강 모니터링, 환경 제어 및 화학 및 생물학적 식별과 같은 광범위한 과학 영역을 크게 향상시키는 특성을 가지고 있습니다. "우리가 개발 한이 장치는 과학자와 엔지니어가 환상적인 대역폭을 활용하고 차세대 의료 장비, 탐지 하드웨어 및 무선 통신 기술을 개발할 수있게 해줄 것입니다."
참조 : K. H. A. Villegas, F. V. Kusmartsev, Y. Luo 및 I. G. Savenko, 2020 년 2 월 26 일, Physical Review Letters의 “광대역 테라 헤르츠 영역에서의 방사선 증폭을위한 광 트랜지스터” . DOI : 10.1103 / PhysRevLett. 124.087701
.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
.과학자들은 또한 붉은 행성(mars)에서 화석화 된 미생물 생명의 징후를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다
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