.New laboratory to explore the quantum mysteries of nuclear materials
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.New laboratory to explore the quantum mysteries of nuclear materials
핵 물질의 양자 신비를 탐구하는 새로운 실험실
Cory Hatch, 아이다호 국립 연구소 INL 연구원들은 고도의 순도와 제어 능력을 지닌 초박막 재료 층을 생성하는 공정인 분자빔 에피택시(MBE)를 중심으로 실험실을 구축했습니다. 크레딧: 아이다호 국립 연구소OCTOBER 18, 2022
-터널링 입자, 전자 우물, 매력적인 쿼크 및 좀비 고양이로 가득한 양자 역학은 아이작 뉴턴 경이 물리학에 대해 가르친 모든 것을 창 밖으로 던집니다. 연구자들은 매일 우주의 가장 작은 구성 요소를 지배하는 법칙에 대한 새로운 세부 사항을 발견합니다. 이러한 세부 사항은 양자 물리학에 대한 과학적 이해를 높일 뿐만 아니라 양자 컴퓨터에서 레이저, 차세대 태양 전지에 이르기까지 다양한 기술의 잠금을 해제할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 이 가장 신비한 과학에서도 여전히 미스터리로 남아 있는 한 분야가 있습니다. 바로 핵연료 의 양자 역학 입니다.
양자 역학의 경계 탐구 지금까지 양자역학에 대한 가장 기본적인 과학적 연구는 실리콘과 같은 요소에 초점을 맞추었습니다. 이러한 물질은 상대적으로 저렴하고 얻기 쉽고 작업하기 쉽기 때문입니다. 이제 아이다호 국립 연구소 연구원들은 우라늄 및 토륨과 같은 방사성 원소를 다룰 수 있는 새로운 합성 연구소를 통해 양자 역학의 경계를 탐색할 계획입니다. 새로운 실험실에 대한 발표는 Nature Communications 저널에 온라인으로 게재 됩니다.
악티늄 족이라고 하는 더 큰 원소 그룹의 일부인 우라늄과 토륨은 특정 조건에서 핵분열 을 겪을 수 있기 때문에 발전용 원자로의 연료로 사용됩니다 . 그러나 이러한 요소의 고유한 특성, 특히 전자의 배열은 흥미로운 양자 역학적 특성을 나타낼 수 있음을 의미합니다. 특히 악티늄족으로 만든 특수하고 극도로 얇은 물질에서 입자의 거동은 양자 우물 및 양자 터널링과 같은 현상에 대한 이해를 높일 수 있습니다. 이러한 특성을 연구하기 위해 연구원 팀은 높은 수준의 순도와 제어 기능을 갖춘 초박막 재료 층을 생성하는 공정인 분자 빔 에피택시 (MBE)를 중심으로 실험실을 구축했습니다. INL의 과학자인 Krzysztof Gofryk는 "MBE 기술 자체는 새로운 것이 아닙니다. "그것은 널리 사용됩니다. 새로운 점은 우리가 이 방법을 악티늄족 물질(우라늄 및 토륨)에 적용하고 있다는 것입니다.
현재 이 능력은 우리가 알고 있는 세계 어느 곳에서도 존재하지 않습니다." INL 팀은 지식을 위한 과학과 같은 기초 연구를 수행하고 있지만 이러한 재료의 실제 적용은 몇 가지 중요한 기술적 돌파구를 만들 수 있습니다. "현재 우리는 새로운 큐비트[양자 컴퓨팅의 기초]를 구축하는 데 관심이 없지만 어떤 재료가 이에 유용할지 생각하고 있습니다."라고 Gofryk이 말했습니다. "이러한 재료 중 일부는 예를 들어 새로운 메모리 뱅크 및 스핀 기반 트랜지스터에 잠재적으로 흥미로울 수 있습니다." 메모리 뱅크와 트랜지스터는 모두 컴퓨터의 중요한 구성 요소입니다. 분자빔 에피택시 연구자들이 이러한 매우 얇은 재료를 만드는 방법을 이해하려면 패스트푸드점의 빈 공을 상상해 보십시오. 파란색과 빨간색 공을 구덩이에 한 번에 하나씩 던져 바닥에 한 겹을 만듭니다. 그러나 그 레이어는 무작위로 구색된 공이 아닙니다. 대신, 그들은 스스로를 패턴으로 배열합니다. MBE 공정 동안 빈 볼 피트는 진공 챔버이고 볼은 개별 원자가 챔버로 빠져나갈 수 있을 때까지 가열되는 질소 및 우라늄과 같은 고순도 원소입니다.
가상의 볼 구덩이의 바닥은 실제로 개별 원자를 끌어당기는 하전된 기질입니다. 기판에서 원자는 매우 얇은 재료(이 경우에는 질화우라늄)로 된 웨이퍼를 생성하도록 명령합니다. 재료의 얇은 샌드위치가 이종 구조를 만듭니다. 볼 구덩이로 돌아가서 패턴으로 배열된 파란색과 빨간색 공의 레이어를 만들었습니다. 이제 첫 번째 레이어 위에 녹색과 주황색 볼의 또 다른 레이어를 만듭니다. 이러한 재료의 양자 특성을 연구하기 위해 Gofryk과 그의 팀은 두 개의 서로 다른 재료 웨이퍼를 이종 구조라고 하는 샌드위치에 결합할 것입니다. 예를 들어, 얇은 우라늄 질화물 층은 반도체인 갈륨 비소와 같은 다른 물질의 얇은 층에 결합될 수 있습니다. 두 개의 서로 다른 재료 사이의 접합부에서 흥미로운 양자 역학적 특성을 관찰할 수 있습니다.
"우리는 다양한 요소에서 이러한 재료의 샌드위치를 만들 수 있습니다."라고 Gofryk이 말했습니다. "우리는 많은 유연성을 가지고 있습니다. 우리는 예측된 양자 특성으로 만들 수 있는 새로운 구조에 대해 생각하려고 노력하고 있습니다." "우리는 전자적 특성, 구조적 특성, 열적 특성 및 전자가 층을 통해 전달되는 방식을 살펴보고자 합니다."라고 그는 말했습니다. "온도를 낮추고 자기장을 가하면 어떻게 될까요? 전자가 특정 방식으로 행동하게 될까요?" 악티늄족 연구에 고유하게 적합한 INL INL은 연구자들이 이러한 유형의 과학을 위해 우라늄과 토륨으로 작업할 수 있는 몇 안 되는 장소 중 하나입니다. 방사성 물질의 양과 그에 따른 안전 문제는 일상적인 화재 경보기에서 발견되는 방사능과 비슷할 것입니다. "INL은 이러한 종류의 물리학 및 화학에 관심이 있기 때문에 이 연구를 위한 완벽한 장소입니다."라고 Gofryk이 말했습니다.
결국, Gofryk은 실험실이 잠재적 협력자의 관심을 끌 뿐만 아니라 실험실에 신입 직원을 모집하는 데 도움이 되는 획기적인 결과를 낳기를 희망합니다. "이 악티늄족은 특별한 특성을 가지고 있습니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 이전에 발견되지 않은 새로운 현상이나 새로운 물리학을 발견할 수 있기를 바랍니다." 사이드바: 양자 역학이란 무엇입니까? 1900년 독일의 물리학자 막스 플랑크는 전구의 필라멘트와 같이 가열된 물체에서 방출된 빛이 입자처럼 행동하는 방식을 처음 설명했습니다. 그 이후로 알베르트 아인슈타인과 닐스 보어를 비롯한 수많은 과학자들이 양자 역학으로 알려진 물리학 분야를 개발하기 위해 플랑크의 발견을 탐구하고 확장했습니다.
-간단히 말해서, 양자 역학은 원자와 아원자 입자의 거동을 설명합니다. 양자 역학은 부분적으로 아원자 입자가 입자와 파동의 특성을 동시에 가지고 있고 에너지와 운동이 "양자"라고 불리는 불연속적인 양으로 발생하기 때문에 부분적으로 일반 물리학과 다릅니다. 120년 이상이 지난 지금, 양자 역학은 수많은 실제 응용 분야, 특히 현대 전자 장치의 핵심 구성 요소인 레이저와 트랜지스터에서 핵심적인 역할을 합니다. 양자 역학은 또한 특정 유형의 계산을 해결하는 데 훨씬 더 강력한 양자 컴퓨터로 알려진 차세대 컴퓨터의 기초 역할을 할 것이라고 약속합니다.
-우라늄과 토륨이 다른 이유 우라늄, 토륨 및 기타 악티늄족은 양자 역학에 흥미로운 공통점이 있습니다. 바로 전자의 배열입니다. 전자는 지구가 태양을 공전하는 방식으로 핵 주위를 공전 하지 않습니다. 오히려, 그들은 다소 무작위로 주위를 압축합니다. 그러나 우리는 전자를 찾을 확률이 높은 영역을 정의할 수 있습니다. 이러한 확률 구름을 "궤도"라고 합니다.
가장 작은 원자의 경우 이러한 궤도는 핵을 둘러싼 단순한 구체입니다. 그러나 원자가 커지고 더 많은 전자를 포함함에 따라 궤도는 이상하고 복잡한 모양을 취하기 시작합니다. 우라늄 및 토륨 (각각 92개 및 90개 전자)과 같은 매우 큰 원자 에서 가장 바깥쪽 궤도는 파티 풍선, 젤리 빈, 덤벨 및 훌라후프 모양의 복잡한 분류입니다. 이 궤도의 전자는 고에너지입니다. 과학자들은 양자 특성을 추측할 수 있지만 실제 세계에서 어떻게 행동할지 확신할 수 있는 사람은 아무도 없습니다. 양자 터널링: 불가능이 불가능해질 때 양자 터널링은 별의 핵융합, DNA의 돌연변이, 전자 장치의 다이오드를 비롯한 여러 현상의 핵심 부분입니다.
양자 터널링을 이해하려면 산에서 공을 굴리는 유아를 상상해 보십시오. 이 비유에서 공은 입자입니다. 산은 장벽이며, 아마도 반도체 재료일 가능성이 큽니다. 고전 물리학에서는 공이 산을 넘을 만큼 충분한 에너지를 가질 수 없습니다. 그러나 양자 영역에서 아원자 입자는 입자와 파동의 속성을 모두 가지고 있습니다. 파동의 피크는 입자를 찾을 수 있는 가장 높은 확률을 나타냅니다. 양자 역학의 기이함 덕분에 대부분의 파동이 장벽에서 반사되지만 장벽이 충분히 얇으면 그 파동의 작은 부분이 통과합니다. 단일 입자의 경우, 이 파동의 작은 진폭은 입자가 장벽의 다른 쪽으로 이동할 가능성이 매우 적다는 것을 의미합니다. 그러나 많은 수의 파도가 장벽을 통과할 때 확률이 증가하고 때로는 입자가 통과합니다. 이것이 양자 터널링입니다.
양자 우물: 전자가 갇히는 곳 양자 우물은 특히 발광 다이오드(LED) 및 레이저와 같은 장치에 중요합니다. 양자 터널링 과 마찬가지로 양자 우물을 구축하려면 한 층이 장벽인 매우 얇은(10나노미터) 재료의 교대 층이 필요합니다. 전자는 일반적으로 3차원으로 이동하지만 양자 우물 은 실제 목적으로 극복할 수 없는 장벽 내에서 전자를 2차원으로 가둡니다. 이러한 전자는 특정 에너지, 즉 특정 파장의 빛을 생성하는 데 필요한 정확한 에너지로 존재합니다. 추가 탐색 팀 스크립트 획기적인 양자 알고리즘 추가 정보: Cody A. Dennett et al, 악티나이드 이종 구조 합성 및 과학을 향하여, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29817-0 저널 정보: 네이처 커뮤니케이션즈 아이다호 국립연구소 제공
https://phys.org/news/2022-10-laboratory-explore-quantum-mysteries-nuclear.html
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메모 2210190459 나의 사고실험 oms 스토리텔링
새로운 실험실은 핵연료를 이용한다. 우라늄과 토륨이 다른 이유는 우라늄, 토륨 및 기타 악티늄족은 양자 역학에 흥미로운 공통점이 있다. 이들 원자의 핵의 내부를 다양하게 해석할 주재료는 현재, 실험에 의해 가장 작은 단위라고 생각하는 기본 입자는 표준모형의 쿼크와 렙톤, 게이지 보손과 힉스 보손이다. 그러나 이들 역시 구조를 가지고 있다고 보는 이론들이 있다 (프리온 이론).
이들이 실험적의 대상이 되려면 범용성 실험판이 존재해야 한다. 샘플a.oms에서 이들이 실험적으로 어떤 현상을 만들어내는지 무한하게 조합 시킬 수 있다. 어떤 경우는 특이점을 설정하고 샘플b.qoms을 역으로 진행 시킬 수 있다. 그러면 거대한 우주구조의 웹 필라멘트와 알 수 없는 정체의 고단위.고차원 vixer들이 나타난다. 허허.
샘플a.oms(standard)
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샘플b.qoms(standard)
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- Simply put, quantum mechanics describes the behavior of atoms and subatomic particles. Quantum mechanics differs from normal physics in part because subatomic particles have the properties of particles and waves at the same time, and energy and motion occur in discrete quantities called “quantums”. More than 120 years later, quantum mechanics plays a key role in numerous practical applications, particularly lasers and transistors, which are key components of modern electronic devices. Quantum mechanics also promises to serve as the basis for the next generation of computers, known as quantum computers, which are much more powerful for solving certain types of computations.
Why are uranium and thorium different? Uranium, thorium, and other actinides have interesting things in common in quantum mechanics. That's the electron arrangement. Electrons do not orbit the nucleus the way Earth orbits the sun. Rather, they compress around rather randomly. However, we can define a region with a high probability of finding an electron. These probability clouds are called "orbits".
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memo 2210190459 my thought experiment oms storytelling
The new laboratory uses nuclear fuel. What makes uranium and thorium different is that uranium, thorium, and other actinides have interesting things in common in quantum mechanics. The main materials for various interpretations of the inside of the nucleus of these atoms are the standard-model quarks and leptons, the gauge bosons and the Higgs bosons, and the basic particles considered to be the smallest units according to experiments. However, there are theories that suggest that they also have a structure (prion theory).
In order for them to be the subject of experimentation, a universal experimental version must exist. In sample a.oms, it is possible to combine infinitely what phenomena they produce experimentally. In some cases, it is possible to establish a singularity and run the sample b.qoms backwards. Then, web filaments of huge cosmic structures and unknown high-level and high-level vixers appear. haha.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
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Scientists compile Cassini's unique observations of Saturn's rings
과학자들은 토성의 고리에 대한 카시니의 독특한 관찰을 수집합니다
사우스 웨스트 연구소 제공 SwRI 과학자들은 거의 20년 동안 NASA의 카시니 임무에서 얻은 데이터를 포함하여 토성의 고리에 대한 41개의 태양 엄폐 관측을 수집했습니다. 이 편집은 토성 고리의 형성과 진화를 이해하는 핵심 요소인 입자 크기 분포와 구성에 대한 향후 조사에 도움이 될 것입니다. 출처: NASA/JPL-Caltech/SSI/Cornell Southwest Research Institute OCTOBER 18, 2022
과학자들은 카시니 임무에서 토성의 고리에 대한 41개의 태양 엄폐 관측을 수집했습니다. 최근 Icarus 저널에 실린 편집본 은 토성의 고리 형성과 진화를 이해하는 핵심 요소인 토성의 고리의 입자 크기 분포와 구성에 대한 향후 조사 정보를 제공할 것입니다.
"거의 20년 동안 나사의 카시니 우주선은 토성과 그 가족의 얼음 위성 및 서명 고리의 경이로움을 공유했지만 우리는 여전히 고리 시스템의 기원을 확실히 알지 못합니다"라고 스테파니 자르막 박사가 말했습니다. SwRI 우주과학부. " 증거에 따르면 고리는 비교적 젊고 얼음 위성이나 혜성의 파괴로 형성되었을 수 있습니다. 그러나 하나의 기원 이론을 뒷받침하려면 고리를 구성하는 입자의 크기에 대한 좋은 아이디어가 필요합니다. " Cassini의 UVIS(Ultraviolet Imaging Spectrograph)는 특히 극자외선 파장에서 이루어진 관찰에서 가장 작은 고리 입자의 일부에 독특하게 민감했습니다.
고리 입자의 크기를 결정하기 위해 UVIS는 기구가 태양을 가리킬 때 고리를 통해 관찰하여 태양 엄폐라고 알려진 현상을 관찰했습니다. 링 입자는 빛의 경로를 부분적으로 차단하여 링 입자의 크기와 구성을 결정하는 핵심 매개변수인 광학 깊이의 직접적인 측정을 제공합니다. Jarmak은 "태양으로부터 오는 빛의 파장을 감안할 때 이러한 관찰은 토성의 고리를 가진 가장 작은 입자 크기에 대한 통찰력을 제공했습니다"라고 말했습니다. "UVIS는 미크론 수준의 먼지 입자 를 감지할 수 있어 시스템 내에서 링 입자의 기원, 충돌 활동 및 파괴를 이해하는 데 도움이 됩니다." 편집은 또한 입자 크기 와 구성 을 결정하는 데 도움이 될 수 있는 엄폐 관찰의 광학적 깊이의 변화를 탐구합니다 .
엄폐 동안 태양과 같은 배경 광원에서 방출된 빛은 빛의 경로에 있는 입자에 의해 흡수되고 산란됩니다. 링 입자에 의해 차단된 빛의 양은 링 광학 깊이의 직접적인 측정을 제공합니다. 광학 깊이를 포함하는 것은 고리의 구조를 이해하는 데 필수적입니다. 이 연구는 카시니 우주선에 대한 고리 시스템의 관찰 각도를 나타내는 보기 기하학의 함수로 광학 깊이를 측정했습니다. 고리를 통과하는 빛이 다양한 각도로 변화함에 따라 과학자들은 고리 구조의 그림을 그릴 수 있습니다. Jarmak은 "
-거대 행성 주변의 고리 시스템 은 일반적으로 우리 태양계의 기본적인 물리적 특성과 과정을 조사하기 위한 테스트 베드를 제공합니다."라고 말했습니다. "이 입자들은 물체가 충돌하고 디스크에서 형성되어 더 큰 입자를 형성한 결과로 생각됩니다. 이러한 입자가 이러한 고리 시스템을 형성하는 방법을 이해하면 행성이 어떻게 형성되는지 이해하는 데 도움이 됩니다." 종이는 Icarus 에 나타납니다 .
추가 탐색 이미지: Keeler Gap에 있는 토성의 위성 Daphnis 추가 정보: SG Jarmak et al, Cassini UVIS를 사용한 토성 고리의 태양 엄폐 관측, Icarus (2022). DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115237 저널 정보: 이카루스 사우스웨스트연구소 제공
https://phys.org/news/2022-10-scientists-cassini-unique-saturn.html
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메모 22101904526 나의 사고실험 oms 스토리텔링
목성의 고리는 먼지입자들이다. 행성의 고리형태는 샘플a.oms에서 만들어낼 수 있다. smola들이 고리형으로 회전하기 때문이다.
하나의 고리에 그 얼마나 많은 먼지입자가 있는지는 샘플b.qoms.smola 패턴에서 설명한다. 먼지들이 수천억톤이여도 표현 해낸다. 허허.
샘플a.oms(standard)
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샘플c.oss(standard)
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-The ring system around giant planets in general provides a test bed for investigating the fundamental physical properties and processes of our solar system," he said. "These particles form larger particles when objects collide and form in disks. considered as a result. Understanding how these particles form these ring systems will help us understand how planets are formed." The paper appears in Icarus.
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Memo 22101904526 My Thought Experiment oms Storytelling
Jupiter's rings are dust particles. Planetary ring shapes can be created from sample a.oms. This is because smola rotates in an annular shape.
The number of dust particles in one ring is explained in the sample b.qoms.smola pattern. Even hundreds of billions of tons of dust can be expressed. haha.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
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