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프린스턴 물리학자들은 실온에서 이국적인 양자 상태를 발견합니다
주제:재료과학인기 있는프린스턴 대학교양자 재료양자 역학 프린스턴 대학교 2022년 10월 29 일 실온에서의 이국적인 양자 상태 Princeton의 연구원들은 비스무트와 브롬 원소로 만들어진 위상 절연체로 알려진 물질이 일반적으로 절대 0도에 가까운 고압 및 온도의 극한 실험 조건에서만 볼 수 있는 특수한 양자 거동을 나타낸다는 것을 발견했습니다. 출처: Princeton University의 Shafayat Hossain 및 M. Zahid Hasan
-처음으로 물리학자들은 상온에서 위상 절연체에서 새로운 양자 효과를 관찰했습니다. 프린스턴 대학 의 연구원들은 비스무트와 브롬 원소로 만들어진 위상 절연체로 알려진 물질이 일반적으로 절대 0 도에 가까운 고압 및 온도의 극한 실험 조건에서만 볼 수 있는 특수한 양자 거동을 나타낸다는 것을 발견 했습니다.
이 발견은 스핀 기반의 고에너지 효율 전자 장치와 같은 효율적인 양자 기술의 개발을 위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 물리학자들은 상온에서 위상 절연체에서 처음으로 새로운 양자 효과를 관찰했습니다. 이 돌파구는 프린스턴 대학의 과학자들이 비스무트 원소를 기반으로 하는 토폴로지 재료를 탐구했을 때 이루어졌습니다.
이번 연구는 네이처 머티리얼즈( Nature Materials ) 10월호 표지논문으로 게재됐다 . 과학자들은 위상 절연체를 사용하여 10년 이상 양자 효과를 입증해 왔지만 이러한 효과가 실온에서 관찰된 것은 이번 실험이 처음입니다. 위상 절연체에서 양자 상태를 유도하고 관찰하려면 일반적으로 절대 영도 부근의 온도가 필요하며, 이는 화씨 영하 459도 (또는 섭씨 -273도 )입니다. 이 발견은 현재의 많은 전자 시스템을 훨씬 더 높은 에너지 효율로 대체할 가능성이 있는 스핀 기반 전자 장치와 같은 효율적인 양자 기술의 개발을 위한 새로운 가능성을 열어줍니다.
최근 몇 년 동안 물질의 위상학적 상태에 대한 연구는 물리학자와 엔지니어들 사이에서 상당한 관심을 끌고 있습니다. 사실, 그것은 현재 많은 국제적 관심과 연구의 초점입니다. 이 연구 영역은 변형될 수 있지만 본질적으로 변경되지 않는 기하학적 특성을 탐구하는 이론적 수학의 한 분야인 위상수학과 양자 물리학을 결합합니다.
자히드 하산 M. 자히드 하산. 크레딧: 프린스턴 대학교
M. Zahid Hasan은 "물질의 새로운 위상학적 특성은 기본 물리학 관점에서 그리고 차세대 양자 공학 및 나노 기술의 잠재적 응용 프로그램을 찾기 위해 현대 물리학에서 가장 많이 찾는 보물 중 하나로 부상했습니다."라고 말했습니다.
-연구를 주도한 프린스턴 대학의 유진 히긴스 물리학 교수. Hasan은 "이 작업은 Princeton에 있는 우리 연구실의 여러 혁신적인 실험적 발전으로 가능했습니다."라고 덧붙였습니다. 위상 절연체는 양자 위상의 신비를 조사하는 데 사용되는 주요 장치 구성 요소입니다. 이것은 내부에서 절연체 역할을 하는 독특한 장치입니다. 즉, 내부의 전자가 자유롭게 움직일 수 없으므로 전기를 전도하지 않습니다. 그러나 장치 가장자리의 전자 는 자유롭게 움직일 수 있으므로 전도성이 있습니다.
또한 토폴로지의 특수 특성으로 인해 가장자리를 따라 흐르는 전자는 결함이나 변형에 의해 방해받지 않습니다. 이 장치는 기술을 향상시킬 뿐만 아니라 양자 전자 특성을 조사하여 물질 자체에 대한 더 큰 이해를 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 지금까지 소재와 소자를 기능성 소자에 응용하는 데 큰 걸림돌이 있었다.
Hasan은 "토폴로지 재료에 대한 많은 관심이 있고 사람들은 실제 응용에 대한 큰 잠재력에 대해 자주 이야기하지만 실온에서 일부 거시적 양자 토폴로지 효과가 나타날 수 있을 때까지는 이러한 응용이 실현되지 않은 채로 남아 있을 것입니다."라고 말했습니다. 이는 주변 온도 또는 높은 온도가 물리학자들이 "열 소음"이라고 부르는 것을 생성하기 때문입니다. 이는 원자가 격렬하게 진동하기 시작하는 온도 상승으로 정의됩니다. 이 동작은 섬세한 양자 시스템을 방해하여 양자 상태를 붕괴시킬 수 있습니다.
특히 위상 절연체에서 이러한 더 높은 온도는 절연체 표면의 전자가 절연체의 내부 또는 "벌크"를 침범하고 거기에 있는 전자도 전도를 시작하게 하여 희석되거나 파손되는 상황을 만듭니다. 특별한 양자 효과. 이 문제를 해결하는 방법은 이러한 실험을 일반적으로 절대 영도 또는 거의 절대 온도와 같은 예외적으로 추운 온도에 적용하는 것입니다. 이 믿을 수 없을 정도로 낮은 온도에서 원자 및 아원자 입자는 진동을 멈추고 결과적으로 조작하기가 더 쉽습니다.
그러나 극저온 환경을 만들고 유지하는 것은 많은 응용 분야에서 비실용적입니다. 비용이 많이 들고 부피가 크며 상당한 양의 에너지를 소비합니다. 그러나 Hasan과 그의 팀은 이 문제를 우회하는 혁신적인 방법을 개발했습니다. 위상 재료에 대한 경험을 바탕으로 많은 공동 작업자와 협력 하여 수처리 및 화학 분석에 때때로 사용되는 무기 결정질 화합물인 비스무트 브로마이드(화학식 α-Bi 4 Br 4 )로 만든 새로운 종류의 위상 절연체를 제작했습니다.
-박사 학위를 취득한 Nana Shumiya는 "거대한 압력이나 초고 자기장 없이 물질을 발견하여 차세대 양자 기술을 개발하기 위해 재료에 더 쉽게 접근할 수 있게 된 것은 정말 대단한 일입니다."라고 말했습니다. Princeton에서 전기 및 컴퓨터 공학 박사후 연구원이며 이 논문의 공동 제1저자 3명 중 한 명입니다. 그녀는 "나는 우리의 발견이 양자 개척을 크게 발전시킬 것이라고 믿는다"고 덧붙였다. 이 발견의 뿌리는 1985년 노벨 물리학상을 수상한 위상 효과의 한 형태인 양자 홀 효과의 작용에 있습니다.
그 이후로 위상 위상에 대한 연구가 집중적으로 이루어졌습니다. 위상 절연체, 위상 초전도체, 위상 자석 및 Weyl 반금속을 포함하여 위상 전자 구조를 가진 많은 새로운 종류의 양자 물질이 발견되었습니다. 실험적 발견이 빠르게 이루어지고 있는 동안 이론적 발견도 진행되었습니다. 2차원(2D) 위상 절연체에 대한 중요한 이론적 개념은 1988년 셔먼 페어차일드 대학교 프린스턴 물리학 교수인 F. Duncan Haldane에 의해 제시되었습니다. 위상 상전이와 2차원 위상 절연체 유형에 대한 이론적 발견으로 2016년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 이후의 이론적 발전은 위상 절연체가 전자의 스핀-궤도 상호작용에 기반한 Haldane 모델의 두 복사본 형태를 취할 수 있음을 보여주었습니다. Hasan과 그의 팀은 2007년 3차원 위상 절연체의 첫 번째 예를 발견한 후 실온에서도 작동할 수 있는 위상 양자 상태를 10년 동안 연구해 왔습니다. 최근에 그들은 Haldane's에 대한 재료 솔루션을 찾았습니다.
원하는 양자화를 나타내는 실온에서 작동할 수 있는 카고메 격자 자석의 추측. “kagome 격자 위상 절연체는 상대론적 밴드 교차와 강력한 전자-전자 상호 작용을 갖도록 설계할 수 있습니다. 둘 다 새로운 자력에 필수적입니다.”라고 Hasan은 말했습니다. "따라서 우리는 카고메 자석이 우리가 10년 이상 전에 발견하고 연구한 위상 부도체와 같기 때문에 위상 자석 위상을 검색하는 유망한 시스템이라는 것을 깨달았습니다." Hasan은 "첫 번째 원칙 이론과 결합된 적절한 원자 화학 및 구조 설계는 토폴로지 절연체의 추측적 예측을 고온 설정에서 현실적이게 만드는 중요한 단계입니다."라고 말했습니다.
“수백 가지의 토폴로지 재료가 있으며 심층 탐구에 적합한 재료를 찾기 위해서는 직관, 경험, 재료별 계산, 강렬한 실험적 노력이 모두 필요합니다. 그리고 우리는 10년이라는 긴 여정을 거쳐 많은 비스무트 기반 재료를 조사했습니다. 반도체와 같은 절연체에는 절연 또는 밴드 갭이 있습니다. 이것들은 본질적으로 궤도를 도는 전자들 사이의 "장벽"이며, 전자가 갈 수 없는 일종의 "사람이 살 수 없는 땅"입니다. 이러한 밴드 갭은 무엇보다도 열 잡음에 의해 부과된 양자 상태 달성의 한계를 극복하는 데 핵심을 제공하기 때문에 매우 중요합니다. 밴드 갭의 너비가 열 잡음의 너비를 초과하는 경우 이러한 작업을 수행합니다.
그러나 너무 큰 밴드 갭은 잠재적으로 전자의 스핀-궤도 결합을 방해할 수 있습니다. 이것은 전자의 스핀과 핵 주위의 궤도 운동 사이의 상호 작용입니다. 이러한 중단이 발생하면 토폴로지 양자 상태가 붕괴됩니다. 따라서 양자 효과를 유도하고 유지하는 비결은 큰 밴드 갭과 스핀-궤도 결합 효과 사이의 균형을 찾는 것입니다. 공동 저자이자 공동 저자인 Fan Zhang과 Yugui Yao가 Weyl 금속 유형을 탐구하자는 제안에 따라 Hasan과 그의 팀은 브롬화 비스무트 계열의 재료를 연구했습니다.
그러나 연구자들은 이러한 물질에서 Weyl 현상을 관찰할 수 없었습니다. 대신 그들은 비스무트 브로마이드 절연체가 이전에 연구했던 비스무트-안티몬 기반 위상 절연체(Bi-Sb 합금)에 비해 더 이상적인 특성을 가지고 있음을 발견했습니다. 그것은 200 meV("밀리 전자 볼트") 이상의 큰 절연 갭을 가지고 있습니다. 이것은 열 잡음을 극복하기에 충분히 크지만 스핀-궤도 결합 효과와 대역 반전 토폴로지를 방해하지 않을 만큼 충분히 작습니다. "이 경우, 우리의 실험에서 우리는 스핀-궤도 결합 효과와 큰 밴드 갭 폭 사이의 균형을 발견했습니다."라고 Hasan은 말했습니다. “우리는 위상 비틀림을 생성하고 밴드 갭을 파괴하지 않고 증가시키기 위해 상대적으로 큰 스핀-궤도 커플링을 가질 수 있는 '스위트 스팟(sweet spot)'이 있다는 것을 발견했습니다. 그것은 우리가 오랫동안 연구해 온 비스무트 기반 물질의 균형점과 같은 것입니다.” 연구원들이 아원자 분해능 주사 터널링 현미경을 통해 실험에서 무슨 일이 일어나고 있는지 보았을 때 그들은 목표를 달성했다는 것을 알았습니다.
-이 현미경은 전자가 현미경의 날카로운 금속 단일 원자 팁과 샘플 사이에 깔려 있는 "양자 터널링"으로 알려진 속성을 사용하는 고유한 장치입니다 . 현미경은 빛보다 이 터널링 전류를 사용하여 원자 규모의 전자 세계를 봅니다. 연구팀은 토폴로지 시스템에서 고유하게 존재하는 중요한 특성 중 하나인 명확한 양자 스핀 홀 에지 상태를 관찰했다. 이를 위해서는 토폴로지 효과를 고유하게 분리하기 위해 추가적인 새로운 계측이 필요했습니다. Hasan은 "처음으로 토폴로지가 실온까지 살아남는 비스무트 기반 토폴로지 재료가 있음을 시연했습니다."라고 말했습니다. "우리는 우리의 결과에 대해 매우 확신합니다." 이 발견은 수년간 힘들게 얻은 실험 작업의 정점이며 실험에 도입하기 위해 추가로 참신한 기기 아이디어가 필요했습니다.
-Hasan은 15년 넘게 새로운 실험 방법론으로 실험적 양자 토폴로지 재료 분야의 선도적인 연구원이었습니다. 그리고 실제로 이 분야의 초기 개척자 연구원 중 한 명이었습니다. 예를 들어, 2005년과 2007년 사이에 그와 그의 연구원 팀은 반도체 합금 인 3차원 비스무트-안티몬 벌크 솔리드에서 위상적 질서를 발견했습니다.새로운 실험 방법을 사용하여 관련 토폴로지 Dirac 재료. 이것은 토폴로지 자성 물질의 발견으로 이어졌습니다.
2014년과 2015년 사이에 그들은 자성 Weyl 반금속이라고 하는 새로운 종류의 토폴로지 재료를 발견했습니다. 연구원들은 이 혁신이 양자 기술의 미래 연구 가능성과 응용 프로그램의 전체 호스트를 열 것이라고 믿습니다. "우리는 이 발견이 나노기술의 미래 개발의 출발점이 될 수 있다고 믿습니다."라고 Hasan 연구소의 박사후 연구원이자 연구의 다른 공동 제1저자인 Shafayat Hossain이 말했습니다. "토폴로지 기술에서 제안된 가능성이 너무 많으며 새로운 계측과 결합된 적절한 재료를 찾는 것이 이를 위한 열쇠 중 하나입니다."
Hasan과 그의 팀이 이 혁신이 특별한 영향을 미칠 것이라고 믿는 연구 분야 중 하나는 차세대 양자 기술입니다. 연구원들은 이 새로운 돌파구가 보다 효율적이고 "친환경적인" 양자 물질의 개발을 앞당길 것이라고 믿습니다. 현재 이 그룹의 이론적이고 실험적인 초점은 두 가지 방향으로 집중되어 있다고 Hasan은 말했습니다. 첫째, 연구원들은 실온에서 작동할 수 있는 다른 토폴로지 재료를 결정하고, 중요하게는 다른 과학자들에게 실온 및 고온에서 작동할 재료를 식별할 수 있는 도구와 새로운 계측 방법을 제공하기를 원합니다. 둘째, 연구자들은 이 발견으로 인해 더 높은 온도에서 실험을 수행할 수 있게 되었기 때문에 양자 세계에 대해 더 깊이 조사하기를 원합니다.
이러한 연구는 이러한 재료의 엄청난 잠재력을 완전히 활용하기 위한 또 다른 새로운 장비 및 기술의 개발을 요구할 것입니다. Hasan은 "거시적 양자 상태에서 더 미세한 세부 사항을 추적하는 우리의 새로운 장비로 이국적이고 복잡한 양자 현상을 더욱 심층적으로 탐구할 수 있는 엄청난 기회를 보고 있습니다."라고 말했습니다. “우리가 무엇을 발견할지 누가 알겠습니까?” Hasan은 "우리 연구는 에너지 절약 응용 분야를 위한 토폴로지 재료의 잠재력을 입증하는 데 있어 진정한 진전입니다."라고 덧붙였습니다. "이 실험을 통해 우리가 한 것은 다른 과학자와 엔지니어가 큰 꿈을 꾸도록 격려하기 위해 씨앗을 심은 것입니다."
참조: Nana Shumiya, Md Shafayat Hossain, Jia-Xin Yin, Zhiwei Wang, Maksim Litskevich, Chiho Yun, Yongkai Li, Ying Yang의 "고차 위상 절연체에서 실온 양자 스핀 홀 가장자리 상태의 증거",
https://scitechdaily.com/princeton-physicists-discover-exotic-quantum-state-at-room-temperature/
.Potentially Hazardous “Planet Killer” Asteroid Discovered Lurking in the Inner Solar System
잠재적으로 위험한 "행성 살인자" 소행성, 내부 태양계에 숨어 발견
주제:소행성천문학영기 AURA 2022년 11월 1 일 지구 궤도보다 태양에 더 가까운 소행성 궤도 칠레에 있는 NOIRLab의 Cerro Tololo Inter-American Observatory에서 미국 에너지부가 제작한 암흑 에너지 카메라로 황혼을 관찰함으로써 천문학자들은 태양의 눈부심 속에 숨어 있는 지구 근처 소행성(NEA) 3개를 발견할 수 있었습니다. 이 NEA는 지구와 금성의 궤도 안에 숨어 있는 찾기 힘든 개체군의 일부입니다. 소행성 중 하나는 지난 8년 동안 발견된 지구에 잠재적으로 위험한 가장 큰 물체입니다. 크레딧: DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. 다 실바/스페이스엔진
황혼의 관측은 태양계 내부에 숨어 있는 지구 근처의 큰 물체 3개를 발견했습니다. 천문학자들은 칠레 Cerro Tololo Inter-American Observatory에서 미국 에너지부가 제작한 암흑 에너지 카메라로 황혼 관측 덕분에 태양의 눈부심 속에 숨어 있는 세 개의 지구 근처 소행성(NEA)을 발견했습니다 .
이 NEA는 지구와 금성 의 궤도 내부에 숨어 있는 찾기 힘든 개체군의 일부입니다 . 소행성 중 하나는 지난 8년 동안 발견된 지구에 잠재적으로 위험한 가장 큰 물체입니다. 국제 천문학 팀이 지구와 금성의 궤도 내부인 태양계 내부에 숨어 있는 세 개의 새로운 지구 근방 소행성(NEA)을 발견했습니다.
태양의 강렬한 눈부심 때문에 이 지역은 소행성 사냥꾼들이 관측하기 어려운 곳으로 악명 높습니다. NSF의 NOIRLab 프로그램인 칠레 Cerro Tololo Inter-American Observatory에 있는 Víctor M. Blanco 4미터 망원경에 장착된 암흑 에너지 카메라(DECam)를 사용한 관측 덕분에 탐지가 가능했습니다. 그러나 천문학자들은 황혼 동안 짧지만 유리한 관측 조건을 이용하여 찾기 힘든 NEA 3개를 발견했습니다. NEA 중 하나는 2022 AP7이라고 불리는 너비 1.5km(0.9마일) 소행성입니다. 그것은 미래의 어떤 지점에서 지구의 경로에 그것을 배치할 수 있는 궤도를 가지고 있습니다.
다행히 2021년 LJ4와 2021년 PH27로 명명된 다른 소행성은 지구 궤도의 완전히 안쪽에 안전하게 남아 있는 궤도를 가지고 있습니다. 또한 천문학자와 천체 물리학자들에게 특별한 관심을 받는 2021 PH27은 태양에서 가장 가까운 소행성으로 알려져 있습니다. 결과적으로, 그것은 우리 태양계의 어떤 물체보다도 가장 큰 일반 상대성 효과 [1] 를 가지고 있습니다. 표면은 궤도 동안 납을 녹일 만큼 뜨거워집니다. 카네기 과학 연구소 지구 및 행성 연구소의 천문학자이자 The Astronomical 에 발표된 논문의 주저자인 Scott S. Sheppard는 "우리의 황혼 조사는 소행성을 찾기 위해 지구와 금성의 궤도 내 지역을 샅샅이 뒤지고 있습니다."라고 말했습니다.
이 작업을 설명하는 저널 . "지금까지 우리는 지름이 약 1km인 지구 근처의 큰 소행성 두 개를 발견했습니다. 크기는 우리가 행성 살인자라고 부르는 것입니다." Sheppard는 "비슷한 크기의 NEA가 몇 개 남지 않았을 가능성이 있으며, 발견되지 않은 이 큰 소행성은 대부분 지구와 금성의 궤도 내부를 유지하는 궤도를 가지고 있을 것"이라고 말했습니다. "태양의 눈부심 근처에서 관찰하기가 어렵기 때문에 현재까지 지구 궤도 내에 완전히 궤도를 도는 약 25개의 소행성이 발견되었습니다."
내부 태양계에서 소행성을 찾는 것은 관측하기 힘든 도전입니다. 매일 밤 천문학자들은 이 지역을 조사할 수 있는 10분짜리 짧은 창문이 두 개뿐이며 태양의 눈부심으로 인한 밝은 배경 하늘과 싸워야 합니다. 또한 이러한 관측은 지평선에 매우 가깝습니다. 이것은 천문학자들이 지구 대기의 두꺼운 층을 통해 관찰하는 데 집착하여 관찰을 흐리게 하고 왜곡할 수 있음을 의미합니다. [2] 이러한 주요 어려움에도 불구하고 DECam의 고유한 관측 기능으로 이 세 개의 새로운 소행성을 발견할 수 있었습니다. 세계 최고 성능의 광시야 CCD 이미저 중 하나인 이 최첨단 장비는 천문학자들에게 하늘의 넓은 영역을 뛰어난 감도로 포착할 수 있는 능력을 제공합니다.
관측이 희미한 물체를 포착하면 천문학자들은 그것을 '깊은'이라고 부릅니다. 심층 및 광시야 관측을 모두 캡처하는 기능은 지구 궤도 내부의 소행성을 사냥할 때 필수 불가결합니다. DECam은 DOE의 Fermilab에서 구축 및 테스트되었으며 미국 에너지부(DOE)의 자금 지원을 받았습니다. Sheppard는 "내부 소행성은 드물기 때문에 넓은 하늘 영역이 필요하고 소행성이 희미하고 태양 근처의 밝은 황혼 하늘과 지구 대기의 왜곡 효과와 싸우기 때문에 깊은 이미지가 필요합니다."라고 말했습니다. "DECam은 더 작은 망원경으로는 도달할 수 없는 깊이까지 하늘의 넓은 영역을 커버할 수 있으므로 이전에는 해본 적이 없는 방식으로 더 깊이 들어가 더 많은 하늘을 덮고 내부 태양계를 탐사할 수 있습니다." 이 연구는 잠재적으로 지구에 위협이 될 수 있는 소행성을 탐지할 뿐만 아니라 태양계의 작은 천체 분포를 이해하는 데 중요한 단계입니다.
지구보다 태양에서 더 멀리 떨어져 있는 소행성은 탐지하기 가장 쉽습니다. 그 때문에 이러한 더 먼 소행성은 현재의 이론적인 소행성 개체군 모델을 지배하는 경향이 있습니다. [삼] 이러한 물체를 감지하면 천문학자들은 소행성이 내부 태양계 전체로 이동하는 방법과 중력 상호 작용과 태양의 열이 소행성 분열에 어떻게 기여할 수 있는지 이해할 수 있습니다. "우리의 DECam 조사는 지구 궤도 내 및 금성 궤도 근처의 물체에 대해 수행된 가장 크고 가장 민감한 검색 중 하나입니다."라고 Sheppard는 말했습니다.
"태양계 내부에 어떤 유형의 물체가 숨어 있는지 이해할 수 있는 특별한 기회입니다." NOIRLab의 NSF 프로그램 책임자인 Chris Davis는 "10년 동안 놀라운 서비스를 제공한 후 DECam은 계속해서 중요한 과학적 발견을 하고 있는 동시에 모든 인류에게 혜택을 주는 중요한 서비스인 행성 방어에 기여하고 있습니다. DECam은 원래 2013년에서 2019년 사이에 DOE와 미국 국립과학재단이 수행한 암흑 에너지 조사를 수행하기 위해 제작되었습니다. 메모 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 거대한 물체가 시공간의 구조를 어떻게 휘게 하고 이것이 우주에서 물체의 운동에 어떻게 영향을 미치는지 설명합니다.
우리 태양계에서 이러한 영향은 예를 들어 뉴턴 물리학만으로는 정확하게 설명할 수 없는 행성 수성 궤도의 세차 운동 으로 직접 측정할 수 있습니다. 내부 태양계를 관찰하는 것은 지상 망원경으로는 어렵고 NASA 의 허블 및 JWST 망원경과 같은 우주 기반 광학/적외선 망원경으로는 불가능합니다 . 태양의 강렬한 빛과 열은 민감한 전자 제품을 태울 것입니다. 이러한 이유로 Hubble 과 JSWT는 항상 태양에서 멀리 떨어져 있습니다. 하와이 용어인 아포헬레 소행성으로도 알려진 아트리아 소행성은 지구 근처 소행성의 가장 작은 그룹입니다. 그들의 궤도는 지구의 근일점(태양에 가장 가까운 점)보다 작은 원일점(태양에서 가장 먼 점)을 가지고 있습니다.
참조: Scott S. Sheppard, David J. Tholen, Petr Pokorný, Marco Micheli, Ian Dell'Antonio, Shenming Fu, Chadwick A. Trujillo, Rachael Beaton의 "지구와 금성 내부 소행성에 대한 깊고 넓은 황혼 조사", Scott Carlsten, Alex Drlica-Wagner, Clara Martínez-Vázquez, Sidney Mau, Toni Santana-Ros, Luidhy Santana-Silva, Cristóbal Sifón, Sunil Simha, Audrey Thirouin, David Trilling, A. Katherina Vivas 및 Alfredo Zenteno, 2029년 9월 29일 천문학 저널 . DOI: 10.3847/1538-3881/ac8cff
.Ultra-Cold Mini Twisters: Quantum Vortices Are a Strong Indication of Superfluidity
초저온 미니 트위스터: 양자 소용돌이는 초유체의 강력한 표시입니다
주제:보스-아인슈타인 응축물양자 물리학인스부르크 대학교 인스부르크 대학교 2022년 10월 31 일 초저온 미니 트위스터 논문의 시뮬레이션 데이터를 기반으로 양자화된 와류를 나타내는 회전 쌍극자 보스-아인슈타인-응축물(dBEC)의 밀도 분포 그림. dBEC의 밀도 감소를 통해 볼 수 있는 소용돌이는 원자 사이의 쌍극자 상호 작용의 이방성 및 장거리 특성으로 인해 줄무늬로 배열됩니다. 크레딧: Ella Maru Studio
자연에서 소용돌이는 어디에서나 찾을 수 있습니다. 물을 소용돌이 치면 소용돌이가 발생할 수 있습니다. 대기가 휘어지면 거대한 토네이도가 형성될 수 있습니다. 이것은 많은 동일한 소용돌이가 동시에 형성된다는 점을 제외하면 양자 세계에서도 마찬가지입니다. 소용돌이는 양자화됩니다. 많은 양자 기체에서 이러한 양자화된 소용돌이는 이미 입증되었습니다. 인스브루크 대학교 실험 물리학과 및 양자 광학 및 양자 정보 연구소의 Francesca Ferlaino는 "이러한 소용돌이는 소위 초유동성이라고 불리는 양자 가스의 마찰 없는 흐름의 명확한 표시이기 때문에 흥미롭습니다."라고 말했습니다.
오스트리아 과학 아카데미에서 Ferlaino와 그녀의 팀은 강한 자성 요소로 구성된 양자 가스를 연구하고 있습니다. 원자들이 서로 밀접하게 연결되어 있는 쌍극자 양자 기체의 경우 지금까지 양자 소용돌이를 설명할 수 없었다. 과학자들은 새로운 방법을 개발했습니다. "우리는 원자가 많은 작은 자석처럼 행동하는 디스프로슘의 양자 가스의 방향성을 사용하여 가스를 저어줍니다."라고 Francesca Ferlaino 팀의 Manfred Mark가 설명합니다. 이를 위해 과학자들은 양자 가스에 자기장을 가하여 초기에 둥근 팬케이크 모양의 가스가 자기 변형으로 인해 타원형으로 변형되도록 합니다.
강력하지만 이 아이디어는 몇 년 전 닉 파커(Nick Parker)가 이끄는 뉴캐슬 대학교 이론 팀의 이론적 제안에서 비롯되었으며, 이 팀의 두 번째 저자인 토마스 블랜드(Thomas Bland)가 회원이었습니다. 현재 논문의 제1저자인 Lauritz Klaus는 "자기장을 회전시킴으로써 양자 가스를 회전시킬 수 있습니다."라고 설명합니다. "충분히 빠르게 회전하면 양자 가스에 작은 소용돌이가 형성됩니다.
이것이 가스가 각운동량의 균형을 맞추는 방법입니다.” 충분히 높은 회전 속도에서 자기장을 따라 독특한 소용돌이 모양의 줄무늬가 형성됩니다. 이것은 쌍극자 양자 가스의 특별한 특성이며 현재 오스트리아 인스부르크 대학에서 처음으로 관찰되었습니다. 현재 Nature Physics 에 발표된 새로운 방법 은 양자 물질이 동시에 고체인 동시에 액체인 초고체 상태의 초유동성을 연구하는 데 사용될 것입니다. "새로 발견된 초고체 상태에서 초유체 특성의 정도는 여전히 주요 미해결 문제이며 이 질문은 오늘날에도 여전히 거의 연구되지 않고 있습니다."
참조: "쌍극자 응축수의 소용돌이 및 소용돌이 줄무늬 관찰" 2022년 10월 31일, Nature Physics . DOI: 10.1038/s41567-022-01793-8 이 작업은 이탈리아 트렌토 대학의 자코모 람포레시와 인스부르크 대학의 이론가 러셀 비셋과 협력하여 수행되었으며 유럽 연구 위원회 ERC, 오스트리아 과학 기금 FWF 및 오스트리아 과학 아카데미의 재정 지원을 받았습니다. ÖAW 등이 있습니다.
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