.Bacterial soundtracks revealed by graphene membrane
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.Bacterial soundtracks revealed by graphene membrane
그래핀 막으로 밝혀진 박테리아 사운드트랙
델프트 공과 대학 단일 박테리아의 나노 모션을 감지하는 그래핀 드럼에 대한 아티스트의 인상. 크레딧: Irek Roslon, TU Delft, APRIL 18, 2022
박테리아가 독특한 소리를 내는지 궁금한 적이 있습니까? 우리가 박테리아의 소리를 들을 수 있다면 그들이 살아있는지 아닌지를 알 수 있을 것입니다. 박테리아가 항생제를 사용하여 죽으면 그 소리는 멈출 것입니다. 물론 박테리아가 항생제에 내성이 있는 경우는 예외입니다. 이것이 바로 Farbod Alijani 박사가 이끄는 TU Delft의 연구원 팀이 수행한 일입니다. 그들은 그래핀을 사용하여 단일 박테리아의 낮은 수준의 노이즈를 포착했습니다. 이제 그들의 연구는 Nature Nanotechnology 에 게재되었습니다 . 단일 박테리아의 소리 Farbod Alijani의 팀은 원래 그래핀 역학의 기초를 조사하고 있었지만 특정 시점에서 이 극도로 민감한 물질이 단일 생물학적 물체와 접촉하면 어떻게 될지 궁금해졌습니다. "그래핀은 단일 원자층으로 구성된 탄소의 한 형태이며 경이로운 물질로도 알려져 있습니다."라고 Alijani는 말합니다.
"전기 및 기계적 특성 이 매우 강하고 외부 힘에도 매우 민감합니다." 연구팀은 Cees Dekker의 나노생물학 그룹과 Peter Steeneken의 나노역학 그룹과 협력을 시작했습니다. 박사와 함께 학생 이렉 로슬론(Irek Roslon)과 박사후 연구원인 알렉산드레 자파리제(Aleksandre Japaridze) 박사로 구성된 팀은 대장균 박테리아 에 대한 첫 번째 실험을 진행했습니다 . Cees Dekker: "우리가 본 것은 충격적이었습니다. 단일 박테리아가 그래핀 드럼의 표면에 부착되면 우리가 감지할 수 있는 수 나노미터만큼 낮은 진폭으로 무작위 진동을 생성합니다. 우리는 단일 박테리아 의 소리를 들을 수 있었습니다 .
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그래핀 드럼이 박테리아의 소리를 어떻게 나타낼 수 있는지 보여주는 애니메이션. 박테리아가 항생제에 의해 죽으면 소리가 멈춥니다. 크레딧: Irek Roslon - TU Delft
박테리아로 그래핀 드럼 펀칭 극도로 작은 진동은 편모( 세균을 추진 하는 세포 표면 의 꼬리)가 주된 기여를 하는 박테리아의 생물학적 과정의 결과입니다. "그래핀의 편모 비트가 얼마나 작은지 이해하려면 펀치백에 도달했을 때 권투 선수의 펀치보다 최소 100억 배 더 작다고 말할 가치가 있습니다. 그러나 이러한 나노스케일 비트는 사운드 트랙으로 변환되어 들을 수 있습니다. 얼마나 멋진 일입니까?"라고 Alijani는 말합니다.
항생제 내성의 빠른 검출을 위한 그래핀 이 연구는 항생제 내성 검출에 엄청난 의미를 가지고 있습니다. 실험 결과는 분명했습니다. 박테리아가 항생제에 내성을 가졌다면 진동은 같은 수준에서 계속되었습니다. 세균이 약에 취약하면 1~2시간 후까지 진동이 줄어들다가 완전히 사라졌다. 그래핀 드럼의 높은 감도 덕분에 단일 셀로 현상을 감지할 수 있습니다. Farbod Alijani는 "미래를 위해 우리는 단일 세포 그래핀 항생제 감수성 플랫폼을 최적화하고 다양한 병원성 샘플에 대해 검증하는 것을 목표로 하고 있습니다. 궁극적으로 이 플랫폼이 항생제 내성의 빠른 검출을 위한 효과적인 진단 도구 키트로 사용될 수 있도록 임상실습.
Nature Nanotechnology (2022). DOI: 10.1038/s41565-022-01111-6. www.nature.com/articles/s41565-022-01111-6 Journal information: Nature Nanotechnology Delft University of Technology 제공
https://phys.org/news/2022-04-bacterial-soundtracks-revealed-graphene-membrane.html
.A ‘Mirror’ to Protons and Neutrons Allows Scientists To Study the Particles That Build Our Universe
양성자와 중성자에 대한 '거울'을 통해 과학자들은 우리 우주를 구성하는 입자를 연구할 수 있습니다
주제:에너지학과글루온중성자양성자토마스 제퍼슨 국립 연구소 작성자: THOMAS JEFFERSON NATIONAL ACCELERATOR FACILITY 2022년 4월 19일 추상 입자 물리학 이온 가속기 개념
거울 핵을 탐구하는 실험은 양성자와 중성자의 내부 구조에 대한 새로운 세부 사항에 대한 문을 엽니다. 우리의 관측 가능한 우주를 구성하는 입자에 대해 더 많이 이해하기 위해 과학자들은 양성자와 중성자에 대한 '거울'을 들고 있습니다. 소위 거울 핵, 헬륨-3 및 트리톤을 비교함으로써 미국 에너지부의 Thomas Jefferson National Accelerator Facility의 MARATHON 실험은 이러한 입자의 구조에 대한 새로운 통찰력을 발견했습니다. 연구 결과는 2022년 2월 9일 Physical Review Letters 에 게재되었습니다.
우리가 우주에서 보는 물질의 대부분을 구성하는 기본 입자인 쿼크와 글루온은 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자 깊숙이 묻혀 있습니다. DOE의 Stanford Linear Accelerator Center에서 노벨상을 받은 연구는 반세기 전에 쿼크와 글루온의 존재를 처음으로 증명했습니다(현재 SLAC 국립 가속기 연구소로 알려짐). 이러한 획기적인 실험은 깊은 비탄성 산란의 새로운 시대를 열었습니다.
양성자와 중성자 내의 쿼크와 글루온은 내부 깊숙이 이동하는 고에너지 전자를 사용하여 조사됩니다. "깊은 비탄성 산란을 말할 때, 우리가 의미하는 것은 빔의 전자와 충돌한 핵이 즉시 분해되어 산란된 전자가 최첨단 입자 탐지 시스템으로 포착될 때 핵 내부의 핵을 드러낸다는 것입니다."라고 Gerassimos가 설명했습니다. Makis) Petratos, Kent State University 교수이자 MARATHON 실험의 대변인 및 담당자. 이러한 충돌에서 나오는 전자를 수집하는 거대한 입자 탐지기 시스템은 전자의 질량과 속도를 포함하는 양인 운동량을 측정합니다.
50년 전의 첫 번째 실험 이후로 깊은 비탄성 산란 실험이 전 세계의 다양한 실험실에서 수행되었습니다. 이러한 실험은 양성자와 중성자의 구조에서 쿼크와 글루온의 역할에 대한 핵 물리학자의 이해를 촉진했습니다. 오늘날 실험을 통해 이 프로세스를 계속 미세 조정하여 더욱 자세한 정보를 알아낼 수 있습니다. 최근 완료된 MARATHON 실험에서 핵물리학자들은 구조에 대해 알아보기 위해 두 개의 거울핵에서 처음으로 깊은 비탄성 산란 실험 결과를 비교했습니다. 물리학자들은 수소의 동위원소인 삼중수소와 헬륨-3의 핵에 초점을 맞추기로 결정했습니다.
-헬륨-3에는 양성자 2개와 중성자 1개가 있는 반면, 삼중수소에는 중성자 2개와 양성자 1개가 있습니다. 모든 양성자를 중성자로, 중성자를 양성자로 변환하여 헬륨-3을 '거울' 수 있다면 결과는 삼중수소입니다. 이것이 그들이 거울 핵으로 알려진 이유입니다.
고분해능 분광기 Jefferson Lab 제퍼슨 연구소의 실험 홀 A에 있는 고분해능 분광계인 2개의 최신 입자 검출기 시스템은 MARATHON 실험에서 데이터를 수집하는 데 중요한 역할을 했습니다. 출처: Thomas Jefferson National Accelerator Facility
"우리는 존재하는 가장 단순한 거울 핵 시스템인 삼중수소와 헬륨-3을 사용했으며 이것이 이 시스템이 매우 흥미로운 이유입니다"라고 Jefferson Lab 직원 과학자이자 MARATHON 실험의 공동 대변인인 David Meekins가 말했습니다. “이 두 핵의 단면 비율을 측정하면 중성자에 대한 양성자의 구조 기능에 접근할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이 두 가지 양은 핵 내부의 업 및 다운 쿼크의 분포와 관련이 있을 수 있습니다.”라고 Petratos가 말했습니다.
1999년 여름 워크샵에서 처음 고안된 MARATHON 실험은 DOE 사용자 시설인 Jefferson Lab의 연속 전자빔 가속기 시설에서 2018년 마침내 수행되었습니다. MARATHON 실험 협력의 130명 이상의 회원들은 실험을 수행하기 위해 많은 장애물을 극복했습니다. 예를 들어, MARATHON은 2017년에 완료된 12 GeV CEBAF 업그레이드 프로젝트에 의해 가능해진 고에너지 전자와 삼중수소에 대한 특수 표적 시스템이 필요했습니다. “이 개별 실험에서 가장 큰 과제는 분명히 대상이었습니다. 삼중수소는 방사성 가스이기 때문에 무엇보다 안전을 보장해야 했습니다.”라고 Meekins가 설명했습니다.
"그것은 실험실 임무의 일부입니다. 우리가 안전을 희생할 만큼 중요한 것은 없습니다." 실험은 10.59 GeV(십억 전자 볼트) 전자를 실험 홀 A의 4개의 다른 타겟으로 보냈습니다. 타겟에는 헬륨-3과 삼중수소를 포함한 3개의 수소 동위원소가 포함되었습니다. 나가는 전자를 수집하고 홀의 왼쪽 및 오른쪽 고해상도 분광기로 측정했습니다. 데이터 수집이 완료되면 협업을 통해 데이터를 신중하게 분석했습니다. 최종 출판물에는 다른 그룹이 자체 분석에서 모형 없는 데이터를 사용할 수 있도록 원본 데이터가 포함되었습니다. 또한 최소한의 수정으로 이론적 모델을 기반으로 한 Petratos가 주도하는 분석을 제공했습니다.
Meekins는 "우리가 분명히 하고 싶었던 것은 이것이 우리가 수행한 측정이고, 이것이 우리가 수행한 방식이며, 측정에서 과학적으로 추출한 것이며 이것이 우리가 수행한 방식이라는 것입니다."라고 설명합니다. "우리는 어떤 모델을 다른 모델보다 선호하는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 누구나 데이터를 가져와 적용할 수 있습니다."
-양성자/중성자 구조 함수 비율의 비율에 대한 정확한 결정을 제공하는 것 외에도 데이터에는 이전에 사용할 수 있었던 것보다 이러한 미러 핵의 더 높은 전자 모멘트 측정값도 포함됩니다. 이 고품질 데이터 세트는 또한 쿼크가 자유 양성자 및 중성자와 비교하여 핵 내부에 다르게 분포하는 이유(EMC 효과라고 하는 현상) 및 핵의 입자 구조. 결과에 대해 논의하면서 MARATHON 대변인은 최종 결과에 대해 협력 회원들의 노고를 재빨리 인정했습니다. MARATHON 실험의 공동 대변인이자 Kent State University의 교수인 Mina Katramatou는 "이 실험의 성공은 실험에 참여한 뛰어난 사람들과 Jefferson Lab의 지원 덕분입니다."라고 말했습니다.
"우리는 또한 초기 경력의 박사후 연구원과 대학원생을 포함하여 이 실험에 참여하는 환상적인 젊은 물리학자 그룹을 가지고 있었습니다." Meekins는 "이 데이터에서 논문 연구를 수행한 5명의 대학원생이 있었습니다."라고 확인했습니다. "그리고 그것은 좋은 데이터였고, 우리는 좋은 일을 해냈지만 하기 어려웠습니다." Tortorici, G. M. Urciuoli, B. Wojtsekhowski, S. Wood, Z. H. Ye, Z. Y. Ye, J. Zhang, 2022년 2월 9일,물리적 검토 편지 . DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.132003
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메모 2204191928 나의 사고실험 oms스토리텔링
헬륨-3에는 양성자 2개와 중성자 1개가 있는 반면, 삼중수소에는 중성자 2개와 양성자 1개가 있다. 이들을 '거울 핵'이라 한다.
이들을 쿼크 스핀 단위로 비교해보면
2(22-1),2-1-1 = 44-2, 2-1-1=8-4=4 y
2(2-1-1),22-1 = 4-2-2, 22-1=8-5=3 x
x:y:z=3:4:5 =3^2+4^2=5^2 정수비 직각삼각형의 모습이다. 헬륨-3와 삼중수소가 거울 핵인 이유는 반대편의 모습일까? 쿼크의 비유로 보면 거울핵은 정수비 직각 삼각형이다. 고로, 정수비 a^2:b^2=c^2 직각삼각형을 찾아내면 또다른 종류의 거울 핵이 나타날 것이다.
업다운 쿼크에 의한 직각삼각형 정수비 (피타고라스의 정리) 거울 핵 원소을 추정해보자.
3 : 4 : 5
20 : 21 : 29
119 : 120 : 169
696 : 697 : 985
4,059 : 4,060 : 5,741
23,660 : 23,661 : 33,461
137,903 : 137,904 : 195,025
803,760 : 803,761 : 1,136,689
4,684,659 : 4,684,660 : 6,625,109
Sample a.oms (standard)
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000ac0 f00bde
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sample c.oss
domain(2203080543):
-Helium-3 has 2 protons and 1 neutron, whereas tritium has 2 neutrons and 1 proton. If you can 'mirror' helium-3 by converting all protons to neutrons and neutrons to protons, the result is tritium. This is why they are known as mirror nuclei.
- In addition to providing an accurate determination of the ratio of the proton/neutron structural water content ratio, the data also include higher electron moment measurements of these mirror nuclei than were previously available. This high-quality data set also explains why quarks are distributed differently inside the nucleus compared to free protons and neutrons (a phenomenon called the EMC effect) and the particle structure of the nucleus. While discussing the results, MARATHON spokespersons were quick to acknowledge the hard work of our collaborating members on the final result. "The success of this experiment is thanks to the outstanding people involved in the experiment and the support of the Jefferson Lab," said Mina Katramatou, a professor at Kent State University and co-spokesperson for the MARATHON experiment.
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memo 220411928 my thought experiment oms storytelling
Helium-3 has 2 protons and 1 neutron, whereas tritium has 2 neutrons and 1 proton. These are called 'mirror cores'.
Comparing them in units of quark spins
2(22-1),2-1-1 = 44-2, 2-1-1=8-4=4 y
2(2-1-1),22-1 = 4-2-2, 22-1=8-5=3 x
x:y:z=3:4:5 =3^2+4^2=5^2 This is the shape of a right-angled triangle. Why are helium-3 and tritium mirror nuclei the opposite? Using the analogy of quarks, the mirror nucleus is an integer-ratio right-angled triangle. Therefore, if you find the integer ratio a^2:b^2=c^2 right-angled triangle, another kind of mirror nucleus will appear.
Estimate the mirror nucleus element by the up-down quarks in a right-angled triangle integer ratio (Pythagorean theorem).
3: 4: 5
20:21:29
119:120:169
696 : 697 : 985
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