.New Insight Into “Blobs” Improves Scientists’ Understanding of a Universal Process
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.Learning Chemical Networks Give Life a Chiral Twist – Symmetry Breaking To Optimize Energy Harvesting
화학 네트워크 학습으로 생명에 카이랄 트위스트 – 에너지 수확을 최적화하기 위한 대칭 깨기
주제:생화학기초과학연구원 기초과학연구원 작성 : 2022년 4월 26일 소용돌이 입자 물리학 개념
에너지 수확을 최적화하기 위해 생물체의 키랄성 선호도가 자발적으로 발생할 수 있습니다. 거울 앞에서 오른손을 잡으면 왼손의 반사된 이미지를 볼 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. Louis Pasteur는 1848년에 유기 분자가 왼손과 오른손 버전의 거울상 쌍에서 발생한다는 점에서 인간의 손과 유사하다는 것을 관찰했습니다.
우리는 이제 이 손성 또는 키랄성("손"에 대한 그리스어에서 유래)이 유기 분자의 특징이라는 것을 압니다. 유기 분자는 탄소 원자가 풍부하여 결합을 형성하여 오른쪽 또는 왼쪽 "나노 핸드"를 만듭니다. 그러나 난처하게도 생명체는 거의 항상 두 개의 거울상 쌍둥이 중 하나를 독점적으로 사용하기로 선택합니다. 이러한 현상을 호모키랄성이라고 합니다. 예를 들어 육상 생물은 왼손잡이 아미노산 과 오른손잡이 설탕을 기반으로 합니다. 많은 설명이 제안되었지만 호모키랄성이 어떻게 그리고 왜 등장했는지는 여전히 수수께끼로 남아 있습니다.
왼쪽 분자와 오른쪽 분자가 50:50 비율로 혼합되어 서로 유리하게 되는 현상인 키랄 대칭 파괴는 생화학 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 호모키랄성의 기원을 이해하는 것은 생명의 기원뿐만 아니라 카이랄 약물 분자의 합성과 같은 보다 실용적인 응용을 조사하는 데 매우 중요합니다. 손으로 키랄리티 "키랄" 분자는 거울상과 중첩될 수 없는 분자입니다.
-왼손과 오른손에는 엄지손가락이 있고 손가락은 같은 순서이지만 거울상이고 같지 않은 것처럼 키랄 분자도 같은 것을 같은 순서로 붙이고 있지만 거울상이지 같은 것은 아닙니다. 대부분의 아미노산은 왼손잡이와 오른손잡이 형태로 존재할 수 있지만 지구상의 생명체는 거의 독점적으로 왼손잡이 아미노산으로 이루어져 있습니다. 한 모델이 지구 생명체의 기원에 대한 오랜 수수께끼인 생명체의 호모키랄성의 출현에 대한 새로운 설명을 제안합니다. 생명은 원시 바다의 깊이에 있는 열수 분출구와 같은 에너지원이 풍부한 서식지에서 시작되었다고 널리 알려져 있습니다.
-가능한 원시 지구 시나리오를 고려하여 한국 기초과학연구원 연질 및 생물체 센터의 Tsvi Tlusty 교수와 William Piñeros 박사는 에너지를 환경과 교환하는 화학 반응의 복잡한 네트워크를 구상했습니다. 팀이 수학적 모델과 시스템 시뮬레이션을 사용하여 용기에 있는 서로 다른 화학 원소의 잘 섞인 용액을 에뮬레이트했을 때 놀랍게도 이러한 시스템이 분자 거울 대칭을 자연스럽게 깨는 경향이 있다는 것을 발견했습니다.
Homochirality는 환경에서 에너지 수확을 최적화하도록 적응하는 프리바이오틱 화학 네트워크에서 자발적으로 나타납니다. 이전에는 키랄 대칭 파괴가 여러 루프의 자동 촉매 루프를 필요로 하며, 이는 분자의 하나의 거울상 이성질체를 점점 더 생성하고 다른 하나의 형성을 억제하는 것으로 믿어졌습니다. 그러나 IBS 팀의 결과는 대칭 파괴의 기본 메커니즘이 매우 일반적이라는 것을 보여주었습니다. 이는 무작위 분자가 많은 대규모 반응 시스템에서 발생할 수 있고 정교한 네트워크 아키텍처가 필요하지 않기 때문입니다.
이러한 호모키랄성으로의 급격한 전환은 환경에서 에너지를 보다 효율적으로 수확하기 위한 반응 네트워크의 자체 구성에서 비롯된 것으로 밝혀졌습니다. Piñeros와 Tlusty가 개발한 모델은 고도로 소산되는 시스템과 큰 에너지 차이가 키랄 대칭 파괴를 유도하기 더 쉽다는 것을 보여주었습니다. 또한 계산 결과 이러한 전이는 거의 불가피한 것으로 나타났으므로 무작위 화학 반응 시스템에서 일반적으로 발생할 수 있다고 믿는 것이 합리적입니다. 따라서 그룹이 시연한 에너지 수확 최적화 기반 모델은 초기 행성 지구의 가혹하고 에너지가 풍부한 환경에서 어떻게 호모키랄성이 자발적으로 발생할 수 있었는지 설명합니다.
제안된 대칭 파괴 메커니즘은 일반적인 메커니즘이며 복잡성을 증가시키는 생명체의 다른 전환에 적용할 수 있습니다. 더욱이, 이 모델은 시스템이 다양한 환경을 악용하기 위해 더 잘 적응함에 따라 시스템의 복잡성이 어떻게 증가할 수 있는지 설명하는 일반적인 메커니즘을 제안합니다. 이것은 키랄 대칭 파괴가 환경에 적응하도록 스스로 구성할 수 있는 모든 복잡한 시스템(예: 생명체)의 고유한 특징임을 시사합니다. 이러한 발견은 또한 세포 분화 및 새로운 유전자의 출현과 같은 훨씬 더 복잡한 생물학적 과정에서 자발적인 대칭 파괴를 설명할 수 있습니다. 이 연구는 오늘(2022년 4월 26일) Nature Communications 저널에 게재될 예정 입니다.
참조: "임의 구동 화학 시스템에서 자발적 키랄 대칭 깨짐" 2022년 4월 26일, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-022-29952-8
.New Insight Into “Blobs” Improves Scientists’ Understanding of a Universal Process
"블롭(Blob)"에 대한 새로운 통찰력은 과학자들의 보편적인 과정에 대한 이해를 향상시킵니다
주제:에너지학과자기장자기권프린스턴 플라즈마 물리학 연구실프린스턴 대학교 RAPHAEL ROSEN, PRINCETON PLASMA PHYSICS LABORATORY 2022년 4월 26 일 에너지 플라즈마 개념 PHYSICS APRIL 26, 2022
-미국 에너지부(DOE) 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소( PPPL )의 연구원들은 우주 전체에서 발견되는 근본적인 과정에 대한 통찰력을 얻었습니다. 과학자들은 자유 전자와 원자핵으로 구성된 전하 상태의 물질인 플라즈마 를 통과하는 자기장 이 플라즈마 자기장 라인의 결합 및 격렬한 분리에 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다.
-이 지식은 과학자들이 지구의 인공위성과 전력 기반 시설을 위험에 빠뜨릴 수 있는 태양으로부터의 대규모 플라즈마 트림인 코로나 질량 방출의 가능성을 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구자들은 플라스모이드로 알려진 플라스마 덩어리 또는 덩어리를 통과하는 자기장인 가이드 필드의 역할에 집중했습니다.
-가이드 필드는 시스템에 강성을 추가하고 궁극적으로 큰 플라스모이드 대 작은 플라스모이드의 비율에 영향을 미치고 얼마나 많은 재연결이 발생하는지 결정하는 데 도움이 됩니다. 플라스모이드 재연결은 날씨를 예측하는 스마트폰이나 고성능 컴퓨터의 병렬 컴퓨팅과 유사합니다. 이 과정에서 다수의 프로세서가 동시에 연산을 하여 전체적인 연산 속도를 높인다. 유사하게, 플라스모이드는 여러 위치에서 동시에 발생하도록 하여 전체 재연결 속도를 가속화합니다.
PPPL Plasmoids Hantao Ji 왼쪽부터: 프린스턴 대학 천체 물리학 교수이자 PPPL의 저명한 연구원인 Hantao Ji와 대학원생 Stephen Majeski가 플라스모이드 및 기타 현상의 이미지 앞에서 사진 제공: 헤드샷 제공: Elle Starkman; Kiran Sudarsanan의 콜라주 제공
"가이드 자기장이 플라스모이드에 어떻게 영향을 미치는지 이해하면 태양과 별, 그리고 우주 전체에서 자기 재결합에 영향을 미치는 요소에 대한 더 나은 아이디어를 얻을 수 있습니다."라고 플라즈마 물리학의 결과를 보고한 논문의 주저자이자 졸업생 입니다. Princeton University 의 플라즈마 물리학 프로그램 학생 . "가이드 필드는 새로운 정보를 나타내기 위해 돌릴 수 있는 손잡이입니다." 결과는 공간을 가로질러 속도를 내고 지구의 자기권을 공격하는 대규모 플라즈마 덩어리의 방출에 대한 통찰력을 제공합니다.
이는 고에너지 입자로부터 우리를 보호하는 지구를 둘러싸고 있는 자기장 라인의 외피입니다. 이 거대한 플라즈마 버프는 충분히 크면 스마트폰이 운전 방향 및 기타 애플리케이션을 제공할 수 있도록 하는 위성을 손상시킬 수 있습니다. 트림은 또한 지구의 전력망을 손상시킬 수 있습니다. Majeski는 "이것은 모두 당신이 확실히 알고 싶어하는 것입니다."라고 말했습니다. 재연결을 연구하는 PPPL의 MRX(Magnetic Reconnection Experiment) 관리를 돕고 있는 Princeton 대학 천체물리학과 교수이자 PPPL의 저명한 연구원인 Hantao Ji는 "이것은 플라스모이드 재연결 연구의 새로운 영역입니다."라고 말했습니다.
-“Majeski는 플라스모이드를 기반으로 하는 대규모 재연결을 이해하는 데 진전을 이루기 위해 가이드 필드에 대한 지식을 추가했습니다. 지금까지 가이드 필드를 이렇게 본 사람은 아무도 없었습니다.” 가이드 필드와의 플라스모이드 재연결은 도넛 모양의 토카막에서도 발생합니다. 이 토카막은 전 세계에서 가장 널리 사용되는 핵융합 시설 유형으로, 강력한 자석을 사용하여 플라스마를 가두어 태양과 별을 구동하는 힘인 지구 핵융합을 이용하기 위한 노력으로 플라스마를 가둡니다.
-핵융합은 플라즈마 형태의 가벼운 요소를 결합하여 엄청난 양의 에너지를 생성합니다. 과학자들은 전기를 생성하기 위해 거의 고갈되지 않는 전력 공급을 위해 이 과정을 복제하려고 합니다. 연구원들은 플라스모이드 결합 속도와 같은 더 많은 물리적 효과를 포함하여 모델을 더 정확하게 만들 계획입니다. 그들은 또한 MRX와 PPPL의 새로운 FLARE(Facility for Laboratory Reconnection Experiment), MRX의 후속 제품을 사용하여 실험을 수행할 계획입니다. FLARE는 천체 물리학 플라스마와 더 관련이 있는 대규모 실험실 플라스마에서 재연결이 얼마나 빨리 일어나는지, 자기 에너지가 어떻게 폭발적인 열 에너지로 변하는지 조사하는 데 도움이 될 것입니다.
참조: "Guide field effects on the distribution of plasmoids in multiple scale reconnection" by Stephen Majeski, Hantao Ji, Jonathan Jara-Almonte, Jongsoo Yoo, 2021년 9월 3일, Physics of Plasmas. DOI: 10.1063/5.0059017 이 연구는 DOE Office of Science(Fusion Energy Sciences)의 지원을 받았습니다.
협력자는 PPPL 물리학자 유종수와 Jonathan Jara-Almonte를 포함했습니다. 뉴저지 주 플레인스보로에 있는 프린스턴 대학교 포레스탈 캠퍼스에 있는 PPPL은 플라즈마 물리학에 대한 새로운 지식(초고온, 하전 가스)을 만들고 핵융합 에너지 생성을 위한 실용적인 솔루션을 개발하는 데 전념하고 있습니다.
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메모 2204252049 나의 사고실험 oms 스토리텔링
샘플a.oms는 전자와 원자핵의 플라즈마이다. 중력장이며 확장 전자기장이다. 그리고 smola와 vixer는 마치 플라모이드 자기장을 통과하는 가이드 필드와 유사하다.
이는 oms 플라즈마 자기장 라인의 vix.a(n!) 다각형 결합과 분리 (bar)를 가능케 한다. 토카막을 oms이론으로 적용하면 매우 정교한 가이드 필드를 정립할 수 있다.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
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sample c.oss
domain(2203080543):
-Researchers at the US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory ( PPPL ) have gained insight into a fundamental process found throughout the universe. Scientists have discovered that a magnetic field passing through a plasma, a charged material composed of free electrons and atomic nuclei, can affect the coupling and violent separation of plasma magnetic field lines.
-This knowledge could help scientists predict the likelihood of a coronal mass ejection, a massive plasma burp from the sun that could endanger Earth's satellites and power infrastructure. The researchers focused on the role of a guide field, a magnetic field passing through a plasma mass, or mass, known as a plasmoid.
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memo 2204252049 my thought experiment oms storytelling
Sample a.oms is a plasma of electrons and atomic nuclei. It is a gravitational field and an extended electromagnetic field. And smola and vixer are like guide fields through a flamoid magnetic field.
This enables vix.a(n!) polygonal coupling and separation (bar) of the oms plasma magnetic field lines. If the tokamak is applied as the oms theory, a very sophisticated guide field can be established.
Sample a.oms (standard)
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