.Physicists report promising approach to harnessing exotic electronic behavior
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.Physics Nobel rewards work on complex systems, like climate
물리학 노벨상은 기후와 같은 복잡한 시스템에서 작동합니다
Goran Hansson 스웨덴 왕립과학원 사무총장(가운데, 왼쪽 옆에 노벨 물리학 위원회 위원 Thors Hans Hansson(왼쪽), 노벨 물리학 위원회 위원인 John Wettlaufer(오른쪽))이 2021년 수상자를 발표하고 있습니다. OCTOBER 5, 2021
2021년 10월 5일 화요일, 스웨덴 스톡홀름의 스웨덴 왕립과학원에서 노벨 물리학상이 있습니다. 노벨 물리학상은 일본, 독일, 이탈리아 과학자들에게 수여되었습니다. Syukuro Manabe와 Klaus Hasselmann은 "지구 기후의 물리적 모델링, 변동성을 정량화하고 지구 온난화를 안정적으로 예측"에 대한 작업으로 인용되었습니다. 후반부의 조르지오 파리시는 "무질서의 상호 작용과 원자에서 행성 규모에 이르는 물리적 시스템의 변동을 발견한 공로를 인정했습니다.
3명의 과학자는 기후 변화에 대한 이해를 확장하는 것을 포함하여 자연의 복잡한 힘을 설명하고 예측하는 데 도움이 된 무질서한 것처럼 보이는 질서를 찾아낸 연구로 화요일 노벨 물리학상을 수상했습니다. 일본 출신의 Syukuro Manabe와 독일의 Klaus Hasselmann은 지구 기후 예측 모델을 개발하고 "지구 온난화를 안정적으로 예측"한 공로로 인용되었습니다. 2분의 1은 원자 내부처럼 작은 것부터 행성 크기에 이르기까지 물리계의 무질서를 설명한 이탈리아의 조르지오 파리시(Giorgio Parisi)에게 돌아갔다.
Hasselmann은 AP 통신에 "그는 차라리 지구 온난화와 노벨상을 받지 않을 것"이라고 말했습니다. Manabe는 기후 변화 이면의 물리학을 파악하는 것이 세계가 이에 대해 조치를 취하도록 하는 것보다 "1,000배" 더 쉽다고 말했습니다. 그는 정책과 사회의 복잡성은 대기와 상호 작용하는 이산화탄소의 복잡성보다 훨씬 더 이해하기 어렵다고 말했습니다. 이산화탄소는 해양과 육지의 조건을 변화시킨 다음 일정한 주기로 공기를 다시 변화시킵니다. 그는 기후변화를 "중대 위기"라고 불렀다.
이 상은 스코틀랜드 글래스고에서 고위급 기후 협상이 시작되기 4주도 채 남지 않은 시점에서 수여되며, 이곳에서 세계 지도자들은 지구 온난화를 억제하기 위한 약속을 강화해야 합니다.
https://youtu.be/LJJoPCtgpQI
노벨상을 수상한 과학자들은 각광을 받는 순간을 활용하여 행동을 촉구했습니다. 파리시는 "지구 온난화에 대처하기 위해 매우 강력한 결정을 내리고 매우 빠른 속도로 움직이는 것이 매우 시급하다"고 말했다. 그는 상금의 몫이 물리학의 다른 분야에 대한 것이었음에도 불구하고 호소했습니다.
세 과학자 모두 "복잡한 시스템"으로 알려진 것에 대해 연구하고 있으며, 그 중 기후가 한 예입니다. 그러나 상은 무작위적이고 혼란스러워 보이는 것을 예측할 수 있도록 이해한다는 목표를 공유하지만 여러 면에서 반대되는 두 개의 연구 분야에 돌아갔습니다.
Parisi의 연구는 주로 아원자 입자를 중심으로 그들이 겉보기에 혼란스러운 방식으로 어떻게 그리고 왜 움직이는지를 예측하며 다소 난해한 반면, Manabe와 Hasselmann의 연구는 우리의 일상 생활을 형성하는 대규모 글로벌 힘에 관한 것입니다.
심사위원들은 마나베(90)와 하셀만(89)이 "지구의 기후와 인간의 행동이 기후에 미치는 영향에 대한 지식의 토대를 마련했다"고 평가했다. 1960년대부터 현재 프린스턴 대학에 기반을 두고 있는 Manabe는 대기 중에 이산화탄소가 축적될 때 어떤 일이 일어날지를 예측하는 최초의 기후 모델을 만들었습니다. 수십 년 동안 과학자들은 이산화탄소가 열을 가두는 것을 보여주었지만 Manabe의 연구는 구체적인 내용을 제시했습니다. 이를 통해 과학자들은 탄소 오염이 얼마나 많이 분출되는지에 따라 기후 변화가 어떻게 악화되고 얼마나 빨리 악화되는지를 결국 보여줄 수 있었습니다. 나사의 수석 기후 모델러 개빈 슈미트(Gavin Schmidt) 는 마나베는 다른 기후 과학자들이故 리처드 웨더럴드(Richard Wetherald)와 함께한 그의 1967년 논문 을 "지금까지 가장 영향력 있는 기후 논문" 이라고 불렀을 정도로 선구자라고 말했다. Manabe의 Princeton 동료 Tom Delworth는 Manabe를 "기후의 마이클 조던"이라고 불렀습니다.
조르지오 파리시(Giorgio Parisi)가 2021년 10월 5일 화요일 로마에서 사진 촬영을 위해 포즈를 취하고 있습니다. 노벨 물리학상은 일본, 독일, 이탈리아 과학자들에게 수여되었습니다. Syukuro Manabe와 Klaus Hasselmann은 "지구 기후의 물리적 모델링, 변동성을 정량화하고 지구 온난화를 안정적으로 예측"에 대한 작업으로 인용되었습니다. 후반부는 "무질서의 상호작용과 원자에서 행성 규모에 이르는 물리적 시스템의 변동 발견"으로 조르지오 파리시(Giorgio Parisi)에게 수여되었습니다.
크레딧: AP를 통한 Cecilia Fabiano/LaPresse
동료 프린스턴 기후 과학자 가브리엘 베키(Gabriel Vecchi)는 "수키는 도구뿐만 아니라 사용 방법까지 오늘날의 기후 과학을 위한 무대를 마련했다"고 말했다. "나는 내가 새로운 것을 생각해 냈다고 생각한 시간을 셀 수 없으며, 그의 논문 중 하나에 있습니다." Breakthrough Institute의 기후 과학자 Zeke Hausfather는 50년 전 Manabe의 모델은 "다음 수십 년 동안 실제로 발생한 온난화를 정확하게 예측했습니다"라고 말했습니다. 마나베의 연구는 "우리가 이산화탄소를 계속 심각하게 배출한다면 훨씬 더 따뜻한 미래에 대한 그들의 예측을 받아들여야 한다는 우리 모두에게 경고" 역할을 합니다. 마나베는 프린스턴 대학 기자 회견에서 “내가 연구하기 시작하는 이 일이 이렇게 큰 결과를 가져올 줄은 상상도 하지 못했다”고 말했다. "그냥 호기심 때문에 그랬어요." Manabe의 초기 작업 후 약 10년 후 독일 함부르크에 있는 Max Planck 기상 연구소의 Hasselmann은 겉보기에 혼란스러운 날씨에도 불구하고 기후 모델이 신뢰할 수 있는 이유를 설명하는 데 도움을 주었습니다. 그는 또한 기후에 대한 인간의 영향에 대한 특정 징후를 찾는 방법을 개발했습니다.
기후 연구원 클라우스 하셀만(Klaus Hasselmann)이 2021년 10월 5일 화요일 독일 함부르크에 있는 자신의 아파트 발코니에 서 있습니다. 올해 노벨 물리학상은 물리적 모델로 독일인 클라우스 하셀만, 슈쿠로 마나베(미국), 이탈리아 조르지오 파리시에게 돌아갑니다. 지구의 기후. 크레딧: AP를 통한 Georg Wendt/dpa
한편, 로마 사피엔자 대학의 파리시는 수학, 생물학, 신경과학, 기계 학습과 같은 다양한 분야의 복잡한 시스템을 이해할 수 있게 해주는 "깊은 물리적, 수학적 모델을 구축"했습니다. 그의 연구는 원래 과학자들을 오랫동안 당황하게 하는 행동을 하는 금속 합금의 일종인 소위 스핀 유리에 초점을 맞췄습니다. 73세의 파리시는 그것이 작용하는 방식을 설명하는 숨겨진 패턴을 발견하고 다른 연구 분야에도 적용될 수 있는 이론을 만들었습니다. 세 물리학자 모두 복잡한 수학을 사용하여 자연의 혼란스러운 힘처럼 보이는 것을 설명하고 예측했습니다. 모델링이라고 합니다. 독일의 기후 과학자이자 모델러는 "물리 기반 기후 모델을 통해 해수면 상승, 극심한 강우량 증가, 더 강한 허리케인과 같은 일부 결과를 포함하여 지구 온난화의 양과 속도를 관측할 수 있기 수십 년 전에 예측할 수 있었습니다."라고 말했습니다. 스테판 람스토프. 그는 Hasselmann과 Manabe를 이 분야의 선구자라고 불렀습니다.
이탈리아 이론 물리학자 조르지오 파리시(Giorgio Parisi)가 2021년 10월 5일 화요일 로마의 아카데미아 데이 린세이(Accademia dei Lincei)에 도착해 기자들에게 연설하고 있다. 마나베 시쿠로, 클라우스 핫셀만과 함께 스웨덴 왕립 공로로 노벨 물리학상을 수상한 후 스톡홀름에 있는 과학 아카데미. 크레딧: AP 사진/Domenico Stinellis
유엔 기후변화에 관한 정부간 패널의 기후 과학자들과 전 미국 부통령 앨 고어가 2007년 노벨 평화상을 수상했을 때 지구 온난화를 부정하는 일부 사람들은 그것을 정치적인 움직임으로 일축했습니다. 노벨상을 수여하는 스웨덴 과학 아카데미 회원들은 논란을 예상하며 화요일이 과학상이라고 강조했다. 스웨덴의 물리학자인 Thors Hans Hansson은 발표에서 "우리가 말하는 것은 기후 모델링이 물리 이론과 잘 알려진 물리학에 견고하게 기반을 두고 있다는 것"이라고 말했습니다. 예측을 거래하는 과학자에게 Hasselmann은 그 상이 그를 당황하게 만들었다고 말했습니다. “그들이 전화했을 때 나는 꽤 놀랐다”고 그는 말했다. "내 말은, 이것은 내가 몇 년 전에 한 일입니다." 그러나 파리시는 "나는 무시할 수 없는 우승 가능성이 있다는 것을 알고 있었다"고 말했다. 이 상에는 금메달과 1천만 스웨덴 크로나(114만 달러 이상)가 수여됩니다. 이 돈은 1895년 세상을 떠난 스웨덴 발명가 알프레드 노벨이 이 상의 창시자에게 남긴 유산에서 나왔다. 월요일에, 노벨 의학은 어떻게 인체 인식 단계 온도와 터치로 자신의 발견에 대한 미국인 데이비드 줄리어스와 Ardem Patapoutian을 수상했다. 앞으로 며칠 동안 화학, 문학, 평화 및 경제 분야에서 상이 수여될 것입니다. ******
노벨 위원회 보도 자료: 2021년 노벨 물리학상 스웨덴 왕립과학원,
2021년 노벨 물리학상 수상 결정 "복잡한 물리적 시스템에 대한 우리의 이해에 획기적인 기여를 위해 " 반으로 공동으로 마나베 감사합니다 미국 프린스턴 대학교 클라우스 하셀만 막스 플랑크 기상 연구소, 함부르크, 독일 "지구 기후의 물리적 모델링, 변동성을 정량화하고 지구 온난화를 안정적으로 예측하기 위해 " 그리고 나머지 절반은 조르지오 파리시 이탈리아 로마 사피엔자 대학교 "원자 규모에서 행성 규모에 이르는 물리적 시스템의 무질서와 변동의 상호 작용 발견" 기후 및 기타 복잡한 현상에 대한 물리학 세 명의 수상자가 혼돈적이고 무작위적인 현상에 대한 연구로 올해 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다.
Syukuro Manabe와 Klaus Hasselmann은 지구의 기후와 인류가 기후에 미치는 영향에 대한 지식의 토대를 마련했습니다. Giorgio Parisi는 무질서한 물질과 무작위 과정의 이론에 대한 혁명적인 기여로 상을 받았습니다. 복잡한 시스템은 무작위성과 무질서를 특징으로 하며 이해하기 어렵습니다. 올해의 상은 그것들을 설명하고 장기적인 행동을 예측하는 새로운 방법을 인정합니다. 인류에게 매우 중요한 복잡한 시스템 중 하나는 지구의 기후입니다. Syukuro Manabe는 대기 중 이산화탄소 수준의 증가가 지구 표면의 온도 상승으로 이어지는 방법을 보여주었습니다. 1960년대에 그는 지구 기후의 물리적 모델 개발을 주도했으며 복사 균형과 기단의 수직 수송 사이의 상호 작용을 탐구한 최초의 사람이었습니다. 그의 작업은 현재 기후 모델의 개발을 위한 토대를 마련했습니다. 약 10년 후, Klaus Hasselmann은 날씨와 기후를 연결하는 모델을 만들어 날씨가 변화무쌍하고 혼란스러운데도 기후 모델이 신뢰할 수 있는 이유에 대한 질문에 답했습니다. 그는 또한 자연 현상과 인간 활동 모두가 기후에 각인되는 특정 신호, 지문을 식별하는 방법을 개발했습니다. 그의 방법은 대기의 온도 상승이 인간의 이산화탄소 배출로 인한 것임을 증명하는 데 사용되었습니다. 1980년경, Giorgio Parisi는 무질서한 복잡한 재료에서 숨겨진 패턴을 발견했습니다. 그의 발견은 복잡한 시스템 이론에 대한 가장 중요한 공헌 중 하나입니다. 그것들은 물리학 뿐만 아니라 수학, 생물학, 신경과학 및 기계 학습 과 같은 매우 다른 영역에서도 매우 다양 하고 완전히 무작위적인 재료와 현상을 이해하고 설명하는 것을 가능하게 합니다 . "올해 인정된 발견은 기후 에 대한 우리의 지식 이 관측에 대한 엄격한 분석을 기반으로 하는 견고한 과학적 토대 위에 있음을 보여줍니다 . 올해 수상자는 모두 복잡한 물리적 시스템의 특성과 진화에 대한 더 깊은 통찰력을 얻는 데 기여했습니다. " 노벨 물리학 위원회 위원장인 Thors Hans Hans는 말합니다.
인기 정보
그들은 기후와 다른 복잡한 현상에서 숨겨진 패턴을 발견했습니다. 세 명의 수상자가 복잡한 현상에 대한 연구로 올해 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다. Syukuro Manabe와 Klaus Hasselmann은 지구의 기후와 인류가 기후에 미치는 영향에 대한 지식의 토대를 마련했습니다. 조르지오 파리시(Giorgio Parisi)는 무질서하고 무작위적인 현상 이론에 대한 그의 혁명적 공헌으로 상을 받습니다. 모든 복잡한 시스템은 서로 다른 상호 작용하는 여러 부분으로 구성됩니다.
그것들은 몇 세기 동안 물리학자들에 의해 연구되어 왔으며 수학적으로 설명하기 어려울 수 있습니다. 그것들은 엄청난 수의 구성요소를 가지고 있거나 우연에 의해 지배될 수 있습니다. 초기 값의 작은 편차가 이후 단계에서 큰 차이를 초래하는 날씨와 같이 혼란스러울 수도 있습니다. 올해의 수상자들은 모두 우리가 이러한 시스템과 장기적 개발에 대한 더 많은 지식을 얻는 데 기여했습니다. 지구의 기후는 복잡한 시스템의 많은 예 중 하나입니다. Manabe와 Hasselmann은 기후 모델 개발에 대한 선구적인 작업으로 노벨상을 받았습니다. Parisi는 복잡한 시스템 이론의 방대한 문제에 대한 이론적 솔루션으로 상을 받았습니다. Syukuro Manabe는 대기 중 이산화탄소 농도 증가가 지구 표면의 온도 상승으로 이어지는 방법을 보여주었습니다.
1960년대에 그는 지구 기후의 물리적 모델 개발을 주도했으며 복사 균형과 기단의 수직 수송 사이의 상호 작용을 탐구한 최초의 사람이었습니다. 그의 작업은 기후 모델 개발의 토대를 마련했습니다. 약 10년 후, Klaus Hasselmann은 날씨와 기후를 연결하는 모델을 만들어 날씨가 변화무쌍하고 혼란스러운데도 기후 모델이 신뢰할 수 있는 이유에 대한 질문에 답했습니다. 그는 또한 자연 현상과 인간 활동 모두가 기후에 각인되는 특정 신호, 지문을 식별하는 방법을 개발했습니다. 그의 방법은 대기의 온도 상승이 인간의 이산화탄소 배출로 인한 것임을 증명하는 데 사용되었습니다. 1980년경, Giorgio Parisi는 무질서한 복잡한 재료에서 숨겨진 패턴을 발견했습니다. 그의 발견은 복잡한 시스템 이론에 대한 가장 중요한 공헌 중 하나입니다. 그것들은 물리학뿐만 아니라 수학, 생물학, 신경 과학 및 기계 학습과 같은 매우 다른 영역에서 많은 다른, 완전히 무작위적인 복잡한 재료와 현상을 이해하고 설명하는 것을 가능하게 합니다. 온실 효과는 생명에 매우 중요합니다.
200년 전 프랑스의 물리학자 조제프 푸리에(Joseph Fourier)는 지면에 대한 태양 복사와 지면으로부터의 복사 사이의 에너지 균형을 연구했습니다. 그는 이 균형에서 대기의 역할을 이해했습니다. 지구 표면에서 들어오는 태양 복사는 나가는 복사("암열")로 변환되어 대기에 흡수되어 가열됩니다. 대기의 보호 역할은 이제 온실 효과라고 불립니다. 이 이름은 태양의 가열 광선은 통과시키지만 내부의 열을 가두는 온실의 유리판과 유사하여 유래되었습니다. 그러나 대기의 복사 과정은 훨씬 더 복잡합니다. 과제는 푸리에가 수행한 것과 동일하게 유지됩니다. 즉, 우리 행성으로 오는 단파 태양 복사와 지구의 나가는 장파 적외선 복사 사이의 균형을 조사하는 것입니다. 자세한 내용은 이후 2세기 동안 많은 기후 과학자들이 추가했습니다. 현대 기후 모델은 기후를 이해하는 것뿐만 아니라 인간이 책임지고 있는 지구 온난화를 이해하는 데 매우 강력한 도구입니다.
이 모델은 물리학 법칙을 기반으로 하며 날씨를 예측하는 데 사용된 모델에서 개발되었습니다. 날씨는 온도, 강수량, 바람 또는 구름과 같은 기상 양으로 설명되며 바다와 육지에서 일어나는 일에 영향을 받습니다. 기후 모델은 평균값, 표준 편차, 최고 및 최저 측정값 등과 같은 날씨의 계산된 통계 속성을 기반으로 합니다. 그들은 내년 12월 10일 스톡홀름의 날씨가 어떻게 될지 알 수 없지만 12월 스톡홀름의 평균 기온이나 강우량을 예상할 수 있습니다. 이산화탄소의 역할 정립 온실 효과는 지구상의 생명체에 필수적입니다. 대기의 온실 가스(이산화탄소, 메탄, 수증기 및 기타 가스)가 먼저 지구의 적외선을 흡수한 다음 이 흡수된 에너지를 방출하여 주변 공기와 그 아래의 땅을 가열하기 때문에 온도를 조절합니다. 온실 가스는 실제로 지구의 건조 대기에서 매우 작은 비율을 차지하며 대부분 질소와 산소로 구성되어 있습니다. 이들은 부피 기준으로 99%입니다. 이산화탄소는 부피로 0.04%에 불과합니다.
가장 강력한 온실 가스는 수증기이지만 대기 중의 수증기 농도는 제어할 수 없지만 이산화탄소 농도는 제어할 수 있습니다. 대기 중 수증기의 양은 온도에 크게 의존하여 피드백 메커니즘으로 이어집니다. 대기 중에 더 많은 이산화탄소가 있으면 더 따뜻해져서 더 많은 수증기가 대기 중에 있게 되어 온실 효과를 증가시키고 온도를 더욱 상승시킵니다. 이산화탄소 수준이 떨어지면 수증기의 일부가 응결되어 온도가 떨어집니다. 이산화탄소의 영향에 대한 퍼즐의 중요한 첫 번째 조각은 스웨덴 연구원이자 노벨상 수상자인 Svante Arrhenius로부터 나왔습니다. 덧붙여서, 그의 동료 기상학자인 Nils Ekholm은 1901년에 대기의 저장과 열의 재복사를 설명할 때 온실이라는 단어를 처음으로 사용했습니다.
Arrhenius는 19세기 말까지 온실 효과에 책임이 있는 물리학을 이해했습니다. 즉, 나가는 복사는 복사체의 절대 온도(T)의 4승(T⁴)에 비례한다는 것입니다. 방사선 소스가 뜨거울수록 광선의 파장은 짧아집니다. 태양의 표면 온도는 6,000°C이며 주로 가시광선을 방출합니다. 표면 온도가 15°C에 불과한 지구는 우리 눈에 보이지 않는 적외선을 다시 방출합니다. 대기가 이 복사를 흡수하지 않으면 표면 온도는 -18°C를 겨우 넘을 것입니다. Arrhenius는 실제로 최근에 발견된 빙하기 현상의 원인을 알아내려고 시도하고 있었습니다. 그는 대기 중 이산화탄소 수준이 절반으로 줄어들면 지구가 새로운 빙하 시대에 진입하기에 충분하다는 결론에 도달했습니다. 그리고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이산화탄소 양을 두 배로 늘리면 온도가 5–6°C 증가하며, 결과적으로 다소 우연하게도 현재 추정치에 놀라울 정도로 가깝습니다.
이산화탄소의 영향에 대한 선구적인 모델
1950년대 일본의 대기 물리학자 마나베 슈쿠로(Syukuro Manabe)는 전쟁으로 황폐해진 일본을 떠나 미국에서 경력을 이어간 도쿄의 젊고 재능 있는 연구원 중 한 명이었습니다. 약 70년 전 Arrhenius의 연구와 마찬가지로 Manabes의 연구 목표는 증가된 이산화탄소 수준이 온도를 증가시킬 수 있는 방법을 이해하는 것이었습니다. 그러나 Arrhenius는 복사 균형에 중점을 두었지만 1960년대에 Manabe는 대류로 인한 기단의 수직 수송과 수증기의 잠열을 통합하는 물리적 모델 개발 작업을 주도했습니다. 이러한 계산을 쉽게 처리할 수 있도록 그는 모델을 1차원으로 축소하기로 결정했습니다. 즉, 수직 기둥이 대기 중으로 40km 높이에 있습니다.
그럼에도 불구하고 대기의 가스 수준을 변화시켜 모델을 테스트하는 데 수백 시간의 귀중한 컴퓨팅 시간이 필요했습니다. 산소와 질소는 지표 온도에 미미한 영향을 미쳤지만 이산화탄소는 분명한 영향을 미쳤습니다. 이산화탄소 수준이 두 배가 되었을 때 지구 온도는 2°C 이상 증가했습니다. 이 모델은 이 가열이 실제로 이산화탄소의 증가로 인한 것임을 확인했습니다. 상층 대기는 더 차가워지는 동안 지면에 더 가까운 온도 상승을 예측했기 때문입니다. 태양 복사의 변화가 대신 온도 상승의 원인이 된다면 전체 대기가 동시에 가열되었을 것입니다.
60년 전, 컴퓨터는 지금보다 수십만 배 느렸기 때문에 이 모델은 비교적 단순했지만 Manabe는 핵심 기능을 제대로 가지고 있었습니다. 그는 항상 단순화해야 한다고 말합니다. 당신은 자연의 복잡성과 경쟁할 수 없습니다. 모든 빗방울에는 너무 많은 물리학이 관련되어 있어 절대적으로 모든 것을 계산하는 것이 불가능합니다. 1차원 모델의 통찰력은 1975년 Manabe가 발표한 3차원 기후 모델로 이어졌습니다. 이것은 기후의 비밀을 이해하기 위한 또 다른 이정표였습니다.
날씨가 혼란스럽다 Manabe로부터 약 10년 후, Klaus Hasselmann은 계산이 너무 어려웠던 빠르고 혼란스러운 날씨 변화를 능가하는 방법을 찾아 날씨와 기후를 연결하는 데 성공했습니다. 태양 복사가 지리적으로나 시간이 지남에 따라 너무 고르지 않게 분포되어 있기 때문에 우리 행성은 날씨에 엄청난 변화가 있습니다. 지구는 둥글기 때문에 적도 주변의 낮은 태양 광선보다 더 적은 수의 태양 광선이 고위도에 도달합니다. 이뿐만 아니라 지구의 자전축이 기울어져 들어오는 복사열의 계절적 차이가 발생합니다. 더 따뜻한 공기와 더 차가운 공기 사이의 밀도 차이는 서로 다른 위도 사이, 바다와 육지, 더 높은 기단과 더 낮은 기단 사이에서 엄청난 열 수송을 일으켜 지구의 날씨를 주도합니다.
우리 모두 알다시피, 앞으로 10일 이상 동안 날씨에 대해 신뢰할 수 있는 예측을 하는 것은 어려운 일입니다. 200년 전 저명한 프랑스 과학자 피에르 시몽 드 라플라스는 우주의 모든 입자의 위치와 속도만 알면 우주에서 일어난 일과 앞으로 일어날 일을 모두 계산할 수 있을 것이라고 말했습니다. 세계. 원칙적으로 이것은 사실이어야 합니다. 대기에서의 항공 운송을 설명하는 뉴턴의 3세기 오래된 운동 법칙은 전적으로 결정론적이며 우연에 의해 지배되지 않습니다. 그러나 날씨와 관련하여 이보다 더 잘못된 것은 없습니다. 이는 부분적으로는 실제로 대기의 모든 지점에 대한 기온, 기압, 습도 또는 바람 상태를 정확하게 설명하는 것이 불가능하기 때문입니다. 또한 방정식은 비선형입니다. 초기 값의 작은 편차는 기상 시스템을 완전히 다른 방식으로 발전시킬 수 있습니다. 브라질에서 나비가 날갯짓을 하면 텍사스에 토네이도가 발생할 수 있다는 질문에 나비 효과라는 이름이 붙었습니다. 실제로 이것은 장기 일기 예보를 생성하는 것이 불가능하다는 것을 의미합니다. 날씨는 혼란스럽습니다. 이 발견은 오늘날의 혼돈 이론의 기초를 놓은 미국 기상학자 에드워드 로렌츠(Edward Lorenz)에 의해 1960년대에 이루어졌습니다. 시끄러운 데이터 이해하기 날씨가 혼돈 시스템의 전형적인 예임에도 불구하고 미래의 수십 년 또는 수백 년 동안 신뢰할 수 있는 기후 모델을 어떻게 생성할 수 있습니까? 1980년 즈음, Klaus Hasselmann은 혼돈적으로 변화하는 기상 현상이 어떻게 급격하게 변화하는 소음으로 설명될 수 있는지를 보여주어 확고한 과학적 기반에 장기적인 기후 예측을 두었습니다. 또한, 그는 관측된 지구 온도에 대한 인간의 영향을 식별하는 방법을 개발했습니다. 1950년대 독일 함부르크에서 물리학 박사 과정을 밟고 있던 Hasselmann은 유체 역학을 연구한 후 파도와 해류에 대한 관측 및 이론 모델을 개발하기 시작했습니다. 그는 캘리포니아로 이주하여 해양학을 계속하면서 Hasselmanns가 마드리갈 합창단을 시작한 Charles David Keeling과 같은 동료를 만났습니다. Keeling은 1958년으로 거슬러 올라가 현재 하와이의 마우나 로아 천문대에서 가장 긴 일련의 대기 이산화탄소 측정을 시작한 것으로 유명합니다.
Hasselmann은 그의 후기 작업에서 이산화탄소 수준의 변화를 보여주는 Keeling Curve를 정기적으로 사용할 것이라는 것을 거의 알지 못했습니다. 시끄러운 날씨 데이터에서 기후 모델을 얻는 것은 개를 산책시키는 것으로 설명할 수 있습니다. 개는 앞 뒤로, 앞뒤로, 좌우로, 다리 주위로 달려갑니다. 당신이 걷고 있는지 또는 가만히 서 있는지 확인하기 위해 개의 발자국을 어떻게 사용할 수 있습니까? 아니면 빨리 걷는지 천천히 걷는지? 개의 발자국은 날씨의 변화이고 당신의 산책은 계산된 기후입니다. 혼란스럽고 시끄러운 날씨 데이터를 사용하여 기후의 장기 추세에 대한 결론을 도출하는 것이 가능합니까? 또 다른 어려움은 기후에 영향을 미치는 변동이 시간이 지남에 따라 매우 다양하다는 것입니다. 바람의 세기나 기온과 같이 빠르거나 빙상이 녹고 바다가 온난화되는 것과 같이 매우 느릴 수 있습니다. 예를 들어, 1도만 균일하게 가열되는 데 바다의 경우 천년이 걸릴 수 있지만 대기의 경우 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 결정적인 비결은 날씨의 급격한 변화를 계산에 소음으로 통합하고 이 소음이 기후에 어떤 영향을 미치는지 보여주는 것이었습니다.
Hasselmann은 확률론적 기후 모델을 만들었습니다. 즉, 모델에 기회가 내장되어 있습니다. 그의 영감은 무작위 보행이라고도 불리는 알버트 아인슈타인의 브라운 운동 이론에서 비롯되었습니다. 이 이론을 사용하여 Hasselmann은 빠르게 변화하는 대기가 실제로 바다에서 느린 변화를 일으킬 수 있음을 보여주었습니다. 인간의 영향을 식별하는 흔적 기후 변화에 대한 모델이 완성되면 Hasselmann은 기후 시스템에 대한 인간의 영향을 식별하는 방법을 개발했습니다. 그는 모델이 관찰 및 이론적 고려 사항과 함께 노이즈 및 신호 속성에 대한 적절한 정보를 포함한다는 것을 발견했습니다. 예를 들어, 태양 복사, 화산 입자 또는 온실 가스 수준의 변화는 분리될 수 있는 고유한 신호인 지문을 남깁니다. 지문을 식별하는 이 방법은 인간이 기후 시스템에 미치는 영향에도 적용될 수 있습니다.
따라서 Hasselman은 많은 독립적인 관측을 사용하여 기후에 대한 인간의 영향의 흔적을 입증한 기후 변화에 대한 추가 연구의 길을 열어주었습니다. 기후 모델은 기후의 복잡한 상호 작용에 포함된 프로세스가 특히 위성 측정 및 기상 관측을 통해 더욱 철저하게 매핑됨에 따라 점점 더 정교해졌습니다. 모델은 가속화되는 온실 효과를 명확하게 보여줍니다. 19세기 중반 이후 대기 중 이산화탄소 농도는 40% 증가했습니다. 수십만 년 동안 지구의 대기에는 이 정도의 이산화탄소가 포함되어 있지 않았습니다. 따라서 온도 측정은 지난 150년 동안 세계가 1°C 더 가열되었음을 보여줍니다.
Syukuro Manabe와 Klaus Hasselmann은 지구 기후에 대한 우리 지식의 견고한 물리적 기반을 제공함으로써 Alfred Nobel의 정신으로 인류 최대의 이익에 기여했습니다. 우리는 더 이상 모른다고 말할 수 없습니다. 기후 모델은 분명합니다. 지구가 뜨거워지고 있습니까? 예. 대기 중 온실 가스의 양이 증가하는 이유는 무엇입니까? 예. 이것을 자연적 요인으로만 설명할 수 있습니까? 아닙니다. 인류의 배출이 온도 상승의 원인입니까? 예. 무질서한 시스템에 대한 방법 1980년경, Giorgio Parisi는 겉보기에 무작위적인 현상이 숨겨진 규칙에 의해 어떻게 지배되는지에 대한 그의 발견을 발표했습니다. 그의 작업은 이제 복잡한 시스템 이론에 대한 가장 중요한 공헌 중 하나로 간주됩니다. 복잡한 시스템에 대한 현대 연구는 1884년에 이 분야를 명명한 James C. Maxwell, Ludwig Boltzmann 및 J. Willard Gibbs에 의해 19세기 후반에 개발된 통계 역학에 뿌리를 두고 있습니다. 통계 역학은 새로운 많은 수의 입자로 구성된 기체 또는 액체와 같은 시스템을 설명하는 데 필요한 유형의 방법입니다. 이 방법은 입자의 무작위 움직임을 고려해야 했기 때문에 기본 아이디어는 각 입자를 개별적으로 연구하는 대신 입자의 평균 효과를 계산하는 것이었습니다.
예를 들어, 기체의 온도는 기체 입자의 에너지 평균값의 척도입니다. 통계 역학은 기체와 액체의 거시적 특성에 대한 미시적 설명을 제공하기 때문에 큰 성공을 거두었습니다. 기체의 입자는 온도가 높을수록 증가하는 속도로 날아다니는 작은 공으로 간주될 수 있습니다. 온도가 떨어지거나 압력이 증가하면 볼이 먼저 액체로 응축된 다음 고체로 응축됩니다. 이 고체는 종종 볼이 규칙적인 패턴으로 구성된 결정체입니다. 그러나 이러한 변화가 급격하게 발생하면 볼은 액체를 더 식히거나 함께 짜도 변하지 않는 불규칙한 패턴을 형성할 수 있습니다. 실험을 반복하면 정확히 같은 방식으로 변화가 발생하더라도 공은 새로운 패턴을 가정합니다. 결과가 다른 이유는 무엇입니까? 복잡성 이해 이 압축 볼은 일반 유리 및 모래 또는 자갈과 같은 입상 재료에 대한 간단한 모델입니다.
그러나 Parisi의 원래 작업의 주제는 다른 종류의 시스템인 스핀 글라스였습니다. 이것은 예를 들어 철 원자가 구리 원자 격자에 무작위로 혼합된 특수한 유형의 금속 합금입니다. 비록 철 원자가 몇 개 밖에 없지만, 그것들은 물질의 자기적 특성을 근본적이고 매우 수수께끼 같은 방식으로 변화시킵니다. 각 철 원자는 작은 자석 또는 스핀처럼 행동하며, 이는 인접한 다른 철 원자의 영향을 받습니다. 일반 자석에서 모든 스핀은 같은 방향을 가리키지만 스핀 글라스에서는 좌절됩니다. 어떤 스핀 쌍은 같은 방향을 가리키고 다른 스핀 쌍은 반대 방향을 가리키고 싶어합니다. 그렇다면 최적의 방향을 찾는 방법은 무엇입니까? 회전 유리에 관한 그의 책 서문에서 파리시는 회전 유리를 연구하는 것은 셰익스피어 희곡의 인간 비극을 보는 것과 같다고 씁니다. 두 사람과 동시에 친구가 되고 싶지만 서로 미워한다면 답답할 수 있다. 감정이 강한 친구와 적이 무대에서 만나는 고전적 비극의 경우에는 더욱 그렇습니다. 방의 긴장을 어떻게 최소화할 수 있습니까? 회전 유리와 그 이국적인 특성은 복잡한 시스템에 대한 모델을 제공합니다. 1970년대에 여러 노벨상 수상자를 포함한 많은 물리학자들은 신비롭고 답답한 회전 유리를 설명하는 방법을 찾았습니다. 그들이 사용한 한 가지 방법은 시스템의 많은 사본, 복제본이 동시에 처리되는 수학적 기술인 레플리카 트릭이었습니다. 그러나 물리학적인 측면에서 원래 계산의 결과는 실현 불가능했습니다.
1979년 Parisi는 복제 기술을 사용하여 스핀 글라스 문제를 해결할 수 있는 방법을 시연하여 결정적인 돌파구를 마련했습니다. 그는 복제품에서 숨겨진 구조를 발견하고 수학적으로 설명하는 방법을 찾았습니다. Parisi의 솔루션이 수학적으로 정확한 것으로 입증되는 데는 수년이 걸렸습니다. 그 이후로 그의 방법은 많은 무질서한 시스템에서 사용되어 복잡한 시스템 이론의 초석이 되었습니다. 좌절의 결과는 많고 다양합니다. 스핀 글라스와 입상 재료는 모두 좌절된 시스템의 예이며 다양한 구성 요소가 반작용하는 힘 사이의 절충 방식으로 배열되어야 합니다. 문제는 그들이 어떻게 행동하고 결과가 무엇인지입니다. Parisi는 다양한 재료와 현상에 대한 이러한 질문에 답하는 대가입니다. 스핀 글라스의 구조에 대한 그의 근본적인 발견은 물리학뿐만 아니라 수학, 생물학, 신경 과학 및 기계 학습에도 영향을 미칠 정도로 깊습니다. 이 모든 분야에는 좌절과 직접적으로 관련된 문제가 포함되어 있기 때문입니다. Parisi는 또한 임의의 과정이 구조가 어떻게 생성되고 어떻게 발전하는지에 결정적인 역할을 하는 다른 많은 현상을 연구했으며 다음과 같은 질문을 처리했습니다. 왜 주기적으로 빙하기가 반복되는가? 혼돈과 난류 시스템에 대한 보다 일반적인 수학적 설명이 있습니까? 또는 – 수천 마리의 찌르레기 소리에서 패턴이 어떻게 발생합니까? 이 질문은 회전 유리에서 멀리 떨어져 있는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 Parisi는 그의 연구의 대부분이 단순한 행동이 복잡한 집단 행동을 일으키는 방법을 다루었으며 이는 유리잔과 찌르레기 모두에 적용된다고 말했습니다.
고급 정보: www.nobelprize.org/prizes/phys … dvanced-information/ 추가 탐색 노벨위원회, 2021년 물리학상 공개 추가 정보: www.nobelprize.org/prizes/physics/2021/summary/
https://phys.org/news/2021-10-nobel-prize-physics-awarded-scientists.html
.A new way to remove troublesome ions from water
물에서 번거로운 이온을 제거하는 새로운 방법
의해 와게 닝겐 대학 크레딧: Wageningen UniversityOCTOBER 5, 2021
바닷물을 담수로 바꾸는 것은 물이 부족한 국가에서 중요합니다. 그 과정에서 이온으로 알려진 특정 하전 입자를 물에서 제거해야 합니다. 그러나 일부 이온은 화학적 특성으로 인해 물에서 제거하기 어렵습니다. 이스라엘과 네덜란드 과학자들의 최근 연구는 이러한 이온 제거 과정을 개선하는 데 도움이 되고 있습니다.
연구원들은 물 처리 중 붕소 이온의 거동을 예측할 수 있었고 따라서 제거를 단순화할 수 있었습니다. 이 연구는 미국 국립과학원회보 ( PNAS )에서 온라인으로 볼 수 있다. 해수, 기수 또는 담수에 있는 많은 유해하거나 유용한 이온은 양쪽성입니다. 그 특성은 pH에 따라 다릅니다. Wageningen University & Research의 환경 기술과 조교수인 Jouke Dykstra는 "표준 멤브레인 기술로 물에서 이러한 입자를 제거하는 것은 어렵습니다."라고 말했습니다. "그런 다음 pH를 제어하기 위해 특정 화학 물질을 추가해야 합니다. 그러나 가능한 한 이를 피하고 싶습니다. 화학 물질을 더 적게 사용하는 경향이 강합니다." 해수담수화 이러한 이온 제거 프로세스의 예로 Dykstra는 해수의 담수화를 나타냅니다. 이는 전 세계적으로 담수가 부족한 지역에서 일어나고 있습니다.
예를 들어, 지중해 주변의 많은 국가에서는 관개용으로 담수화된 해수를 사용합니다. "그러나 바닷물에는 고농도의 독성을 지닌 붕소가 포함되어 있어 식물의 성장을 억제합니다. 이것은 분명히 관개에 문제가 있으며, 이것이 우리가 해수에서 붕소 및 기타 이온을 제거하는 새로운 방법을 찾는 이유입니다." 많은 지역에서 가뭄으로 인해 담수화의 중요성이 점점 커지고 있습니다. Dykstra는 " 지중해와 중동뿐만 아니라 네덜란드에서도 담수 수요를 계속 충족하려면 새로운 기술이 필요합니다."라고 말합니다 . Wageningen 연구원들은 Technion(Israel Institute of Technology) 및 Wetsus(European Center of Excellence for Sustainable Water Technology in Leeuwarden)의 동료들과 함께 이 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.
그들은 함께 용량성 탈이온화로 알려진 과정에서 붕소의 거동에 대한 새로운 이론적 모델을 개발했습니다. 이것은 미세다공성 통과 전극을 사용하는 수처리 및 담수화를 위한 막이 없는 새로운 기술입니다. 전류가 인가되면 이온이 전극에 흡착되어 물에서 제거됩니다. Dykstra: "우리는 이러한 행동을 예측하고 이를 유리하게 사용할 수 있는 이론적 모델을 개발한 최초의 기업입니다." 완전히 새로운 디자인 이스라엘과 네덜란드 연구원들은 그러한 시스템이 완전히 새로운 설계를 필요로 한다는 것을 발견했습니다.
예를 들어, 그들은 이론적으로나 실험적으로 물이 양극에서 음극으로 흘러야 하고 지금은 관례처럼 그 반대의 방향으로 흐르지 않아야 함을 보여주었습니다. Dykstra는 "우리의 연구는 이러한 복잡한 화학 공정을 효과적으로 제어하기 위해서는 우수한 이론적 모델이 필수적임을 보여주었습니다."라고 결론지었습니다. "이 접근법은 많은 흥미로운 가능성을 제공합니다. 또한 약물 잔류물 또는 제초제와 같은 비소 또는 작은 유기 분자를 제거하는 것을 포함하여 폐수 처리의 다른 문제에 이 모델을 사용할 수 있습니다."
추가 탐색 붕소 증발 방법을 배우면 물 담수화 기술이 향상됩니다. 추가 정보: Amit N. Shocron et al, 양쪽성 이온의 전기화학적 제거, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2108240118 저널 정보: 국립과학원 회보 Wageningen University 제공
https://phys.org/news/2021-10-troublesome-ions.html
.Study of prior research suggests there is a swarm of large asteroids hidden in the Taurid complex
이전 연구의 연구에 따르면 Taurid 복합체에 숨겨진 큰 소행성 무리가 있음을 시사합니다
Bob Yirka, Phys.org 크레딧: DOI: 10.1016/j.pss.2021.105306
OCTOBER 5, 2021
안티오키아 대학교와 살렌토 대학교의 한 쌍의 우주 과학자는 타우리드 복합체에 숨겨진 큰 소행성 무리의 증거를 발견했습니다. Ignacio Ferrín과 Vincenzo Orofino는 그들의 발견을 설명하는 논문을 Planetary and Space Science 저널에 작성했습니다 . 매년 10월 말에 황소자리 유성우로 알려진 이벤트가 발생하여 어두운 공간으로 모험을 떠나는 사람들에게 수많은 별똥별을 목격할 수 있는 기회를 제공합니다. 이전 연구에 따르면 엔케 혜성이 매년 태양에 상대적으로 가까이 지나갈 때 실제로 남겨진 잔해 입니다.
이 새로운 노력에서 Ferrín과 Orofino는 Taurid 복합체에 숨어있는 큰 소행성 떼의 증거를 발견했다고 주장합니다. 그들은 또한 소행성 떼가 Encke의 혜성을 탄생시킨 아직 이름이 알려지지 않은 매우 큰 혜성이 남긴 잔해 지대의 일부 라고 제안합니다 . 황소자리 복합체를 연구하는 동안 연구원들은 이전에 볼 수 없었던 두 개의 소행성을 발견했습니다. 두 개의 우주 암석을 측정한 결과 각각 너비가 200m와 300m인 것으로 나타났는데, 이는 Encke 혜성의 단순한 파편으로는 너무 큽니다. 그것은 그들이 복합 단지에 숨어있는 다른 큰 소행성이 있는지 궁금해하게 만들었습니다.
알아내기 위해 그들은 Taurid 복합체에 대한 출판된 논문을 스캔했고 Encke의 파편 지대에 속하기에는 너무 큰 것으로 보이는 총 88개의 소행성에 대한 언급을 발견했습니다. 연구의 일환으로 그들은 소행성에서 반사된 빛의 측정값을 찾아 소행성이 이동한 경로를 비교하여 Encke 혜성의 파편과 일치하는지 확인하는 데 도움이 되었습니다. 데이터는 큰 소행성과 Encke의 혜성(및 그에 따른 잔해)이 공유 혜성에서 비롯되었으며 둘 다 약 20,000년 전에 생겼을 가능성이 있다는 증거를 보여주었습니다.
연구원들은 또한 큰 소행성이 지구에 위협이 될 수 있다고 씁니다. Tunguska 사건은 Younger Dryas 기간 동안 일부 초기 문화의 소멸과 마찬가지로 Taurid 복합체와 관련이 있다는 점에 주목했습니다.
추가 탐색 연구는 황소 자리 유성 떼의 잠재적 위험을 조사합니다 추가 정보: Ignacio Ferrín et al, Taurid 복합 흡연 총: 혜성 활동 감지, Planetary and Space Science (2021). DOI: 10.1016/j.pss.2021.105306 저널 정보: 행성 및 우주 과학
https://phys.org/news/2021-10-prior-swarm-large-asteroids-hidden.html
.Physicists report promising approach to harnessing exotic electronic behavior
물리학자들은 이국적인 전자 행동을 활용하는 유망한 접근 방식을 보고합니다
엘리자베스 A. 톰슨(Elizabeth A. Thomson) , 매사추세츠 공과대학 재료 연구소 MIT 물리학자들은 모아레 초격자(오른쪽 그림)가 이국적인 종류의 전자 동작을 활용하는 데 사용될 수 있음을 발견했습니다. 초격자는 원자적으로 얇은 그래핀 2개 시트(왼쪽에 단일 시트)가 서로 겹쳐져 약간의 각도로 회전되어 구성되어 있습니다. 크레딧: Pablo Jarillo-Herrero et al., MIT OCTOBER 5, 2021
-약 50년 동안 과학자들은 전자에 의한 이질적인 행동인 Bloch 진동을 활용하기 위해 노력해 왔습니다. 전자는 새로운 물리학 분야와 중요한 신기술을 도입할 수 있습니다. 마치 기존의 전자 행동이 스마트 시계에서 충분히 강력한 컴퓨터에 이르기까지 모든 것을 가능하게 한 것과 같습니다. 우리를 달에 데려가기 위해. 이제 MIT 물리학자들은 최근에 도입된 그래핀 초격자 에서 Bloch 진동을 달성하는 새로운 접근 방식에 대해 보고합니다 . 벌집 구조와 유사한 육각형으로 배열된 탄소 원자의 단일 층으로 구성된 물질인 그래핀은 우수한 전기 전도체입니다.
-그 전자 특성은 깨끗한 재료에 보이지 않는 전자 거동의 새로운 유형의 결과에 "전기 메쉬"(주기적 전위)의 존재 흥미로운 변화를 겪는다. 최근 문제에서 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters) , 과학자들은 그래 핀의 초 격자가 블로흐 진동의 추구에서 게임 체인저가 될 수있는 이유 설명합니다.
-일반적으로 일정한 전기장에 노출된 전자는 직선으로 가속됩니다. 그러나 양자 역학 은 결정의 전자 또는 규칙적으로 배열된 원자로 구성된 물질이 다르게 행동할 수 있다고 예측합니다. 전기장에 노출되면 작은 파동(Bloch 진동)으로 진동할 수 있습니다. "이 놀라운 행동은 양자 다물체 시스템에서 일관된 역학의 상징적인 예입니다."라고 MIT 물리학 교수이자 현재 작업의 리더인 Leonid Levitov가 말했습니다.
Levitov는 또한 MIT의 재료 연구소와 제휴하고 있습니다. 추가 저자로는 MIT 물리학 대학원생인 Ali Fahimniya와 Zhiyu Dong, 그리고 Karlsruher Institut fur Technologie의 Egor I. Kiselev가 있습니다.
새로운 응용을 향해 중요하게도, Bloch 진동은 모든 전자에 대해 동일한 주파수 값에서 발생하고 적용된 전기장에 의해 조정될 수 있습니다. 또한 테라헤르츠 범위 또는 초당 수조 사이클의 일반적인 주파수 값은 기존 수단을 통해 액세스하기 어려운 범위에 있습니다. 오늘날의 전자 장치와 광학 장치는 각각 테라헤르츠 이하의 주파수와 그 이상의 주파수에서 작동합니다. Levitov는 "테라헤르츠 주파수는 그 중간에 있으며 나머지 스펙트럼만큼 이점을 얻지 못하고 있습니다. "만약 우리가 그것들에 쉽게 접근할 수 있다면, 공항에서의 더 나은 비침습적 보안 스캐닝에서부터 새로운 전자 설계에 이르기까지 많은 응용 프로그램이 있을 수 있습니다." 흥미로운 물리학과 Bloch 진동의 잠재적인 응용으로 인해 수년에 걸쳐 많은 과학자들이 이 동작을 보여주려고 했습니다.
그러나 Bloch 진동은 격자 진동(포논) 및 무질서로 인한 재료의 산란 과정에 매우 민감합니다. 결과적으로 Bloch 진동 생성을 목표로 한 초기 작업이 매우 중요했지만(반도체 초격자에 의존하는 한 가지 접근 방식이 노벨상과 현대 고체 레이저로 이어짐) 원래 목표를 향한 제한된 성공에만 도달했습니다. Levitov는 "사람들은 이러한 시스템에서 Bloch 진동의 신호를 보았지만 실용적인 것에 유용한 수준은 아니었습니다. 필연적으로 약간의 디페이징이 있었는데, 이는 [현상에 대해] 꽤 저주스러운 것으로 판명되었습니다."라고 말합니다.
-새로운 재료 모아레 그래핀으로 알려진 새로운 재료를 입력하십시오. 물리학 교수인 Pablo Jarillo-Herrero가 MIT에서 개척한 모아레 그래핀은 원자적으로 얇은 그래핀 두 장의 시트가 서로 겹쳐져 약간의 각도로 회전되어 구성되어 있습니다. "그리고 이론에 따르면 이 물질은 Bloch 진동을 관찰하는 데 이상적인 후보여야 합니다."라고 Levitov는 말합니다. 최근 논문에서 그와 동료들은 전자가 그 안에서 움직이는 방식과 그것이 얼마나 무질서한지에 영향을 미치는 재료의 매개변수를 분석했으며 "우리는 모든 설명에서 모아레 그래핀이 반도체 초격자만큼 우수하거나 더 좋다는 것을 보여줍니다."
-또한, 육각형 질화붕소 또는 패턴화된 유전체 초격자와 짝을 이루는 그래핀을 포함하는 다른 매력적인 종류의 초격자가 최근에 나타났습니다. 추가적인 이점 중, 그래핀 초격자는 초기 작업의 핵심인 복잡한 구조보다 훨씬 쉽게 만들 수 있습니다. Levitov는 "이러한 시스템은 전 세계적으로 자격을 갖춘 소수의 그룹에서만 생산했습니다. 모아레 그래핀은 이미 미국의 여러 그룹에서, 그리고 전 세계적으로 더 많은 그룹에서 만들고 있습니다. 마지막으로 Levitov와 동료들은 모아레 그래핀이 Bloch 진동을 실용적으로 만드는 또 다른 중요한 기준을 충족한다고 말합니다.
진동에 관련된 전자는 동일한 테라헤르츠 주파수에서 그렇게 하지만 약간의 도움 없이는 독립적으로 그렇게 할 것입니다. 핵심은 동기식으로 진동하도록 유도하는 것입니다. "그렇게 할 수 있다면 본질적으로 단일 전자 현상에서 거시적 전류의 소스가 되기 때문에 쉽게 감지하고 매우 유용하게 사용할 수 있는 거시적 진동으로 이동합니다."라고 Levitov는 말합니다.
과학자들은 모아레 그래핀의 전자가 표준 기술을 사용하여 동기화할 수 있어야 한다고 믿습니다. 컬럼비아 대학의 히긴스 교수이자 물리학 의장인 드미트리 바소프(Dmitri Basov)는 "레오니드 레비토프(Leonid Levitov)와 그의 팀의 다른 많은 예측과 마찬가지로 블로흐 진동에 대한 이 새로운 결과는 가장 확실하게 수많은 실험 연구에 동기를 부여할 것입니다. 관찰하기가 쉽지 않을 것이라고 예측합니다. 모아레 플랫 밴드 시스템에서 Bloch 진동, 하지만 우리는 확실히 시도할 것입니다." Basov는 Physical Review Letters에 보고된 작업에 관여하지 않았습니다 . Levitov는 MIT 학부생을 포함하는 작업을 계속하게 되어 매우 기쁩니다.
"이것의 가장 중요한 부분은 나중에 아이디어를 증명하는 실험 결과를 볼 때 나타날 것입니다."라고 그는 말합니다. 추가 탐색 양자 물질의 새로운 도약 추가 정보: Ali Fahimniya et al, Moiré Flat Bands에서 Bloch-Oscillating Free Carriers 동기화, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.256803 저널 정보: Physical Review Letters 미국 매사추세츠공과대학 재료연구소 제공
https://phys.org/news/2021-10-physicists-approach-harnessing-exotic-electronic.html
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메모 2110060603 나의 사고실험 oms 스토리테링
이동에는 3가지의 종류가 있다. 진동, 회전, 병진 이동이다. 여기서 진동은 초끈진동에서 부터 주파수를 가진 진동에 블로흐 진동 이동이 존재한다. 이런 이국적인 진동에 활용범위는 아직 기초이론화 되지 않아 응용범위가 넓지 않다. Bloch 진동은 격자 진동(포논) 및 무질서로 인한 재료의 산란 과정에 매우 민감합니다.
초격자 그래핀 모아레 패턴에서 그 산란을 관찰되고 있다. 이는 quasi oms의 분리 합성과정에서 방대한 규모의 산란.회절 현상을 진동화 시킬 수 있다. 이 상호작용의 매카니즘은 시공간에 매우 광범위가 분포돼 있다.
이는 vix_a을 가진 두개의 oms가 모아레 패턴만으로 복잡한 과정들 없이 vix_b로 자연스럽게 변환될 수도 있으리라.
진동은 갇혀진 범위에서 일정한 크기의 고유진동을 하는 것에서 부터 좌우상하의 입자들의 좌충우돌하는 현란한 모습도 있다. 반도체 초격자의 Bloch 진동에서 의미있는 진동이 나타난다면 샘플2 oss의 베이스(magicsum)를 닮았으리라. 그 응용분야는 무제한 적이다. 그 적용된 범위는 우주의 빅뱅사건을 설명하는 우주론의 기본 질량의 증식을 Bloch 진동으로 나타낼 수도 있으리라.
Sample 1. 12th oms
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample 2/oss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
-For about 50 years, scientists have been working to exploit Bloch oscillations, the heterogeneous behavior of electrons. The former can introduce new fields of physics and important new technologies. It is as if conventional electronic behavior has made everything from smart watches to sufficiently powerful computers possible. to take us to the moon. MIT physicists now report on a novel approach to achieve Bloch oscillations in a recently introduced graphene superlattice. Graphene, a material composed of a single layer of carbon atoms arranged in hexagons similar to a honeycomb structure, is an excellent conductor of electricity.
- Its electronic properties undergo interesting changes in the presence of "electric meshes" (periodic potentials) resulting in a new type of electronic behavior invisible to clean materials. In a recent issue in Physical Review Letters, scientists explain why graphene's superlattice could be a game-changer in the pursuit of Bloch oscillations.
-In general, electrons exposed to a constant electric field are accelerated in a straight line. However, quantum mechanics predicts that the electrons in a crystal, or matter made up of regularly arranged atoms, could behave differently. When exposed to an electric field, it can vibrate in small waves (Bloch oscillations). "This remarkable behavior is an iconic example of coherent mechanics in quantum multi-body systems," said Leonid Levitov, MIT physics professor and current work leader.
However, Bloch oscillations are very sensitive to lattice oscillations (phonons) and the scattering process of materials due to disorder.
- New material Enter a new material known as moiré graphene. Pioneered at MIT by physics professor Pablo Jarillo-Herrero, moiré graphene consists of two sheets of atomically thin graphene stacked on top of each other and rotated at a slight angle. "And the theory suggests that this material should be an ideal candidate for observing Bloch oscillations," says Levitov. In a recent paper, he and his colleagues analyzed the parameters of the material that affect the way electrons move within it and how disordered it is, and "we show that in all descriptions moiré graphene is as good or better than a semiconductor superlattice. ."
-Also, other attractive classes of superlattices have recently appeared, including graphene paired with hexagonal boron nitride or patterned dielectric superlattices. Among the additional benefits, graphene superlattices are much easier to build than the complex structures that are central to the initial work. “These systems have been produced by only a handful of qualified groups worldwide,” says Levitov. “Moire graphene is already being made by several groups in the United States, and more groups around the world. Finally, Levitov and colleagues found that moiré graphene was They say it meets another important criterion that makes this Bloch oscillation practical.
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memo 2110060603 my thought experiment oms storytelling
There are three types of movement. vibration, rotation, and translation. Here, there is a Bloch oscillation shift from the superstring oscillation to the oscillation with a frequency. The scope of application of these exotic vibrations is not yet fundamentally theorized, so the scope of application is not wide. Bloch oscillations are very sensitive to lattice oscillations (phonons) and scattering processes in materials due to disorder.
The scattering is observed in the superlattice graphene moiré pattern. This can vibrate the large-scale scattering and diffraction phenomena during the separation and synthesis of quasi oms. The mechanism of this interaction is very widely distributed in space and time.
This means that two oms with vix_a can be naturally converted to vix_b without complicated processes only with moiré patterns.
The vibrations range from natural vibrations of a certain size in a confined range, to the dazzling appearance of left, right, top and bottom particles collide. If significant oscillations appear in the Bloch oscillations of the semiconductor superlattice, it would resemble the magicsum of the sample 2 oss. Its applications are unlimited. Its applied range could be expressed as Bloch oscillations, the multiplication of the fundamental mass of the cosmology that explains the universe's big bang event.
Sample 1. 12th oms
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample 2/oss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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