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평범한 것에서 이상한 것을 놀리는 것
Chris Patrick, Thomas Jefferson National Accelerator Facility 실험 홀 B에 있는 Jefferson Lab의 CEBAF Large Acceptance Spectrometer. 출처: DOE의 Jefferson Lab APRIL 18, 2023
실험 데이터의 독특한 분석에서 핵물리학자들은 소위 "이상한 물질"이라고 불리는 람다 입자가 SIDIS(semi-inclusive deep inelastic scattering)라고 하는 특정 과정에 의해 생성되는 방식을 처음으로 관찰했습니다. 게다가 이 데이터는 양성자, 쿼크 및 글루온의 구성 요소가 적어도 일부 시간 동안 디쿼크라고 하는 쌍으로 원자핵을 통해 행진할 수 있음을 암시합니다.
이러한 결과는 미국 에너지부의 Thomas Jefferson National Accelerator Facility에서 수행된 실험에서 나온 것입니다. 수십 년 동안 만들어온 결과다. 데이터 세트는 원래 2004년에 수집되었습니다. 현재 미시시피 주립 대학의 물리학 부교수이자 작업의 수석 연구원인 Lamiaa El Fassi는 다른 주제에 대한 대학원 학위를 취득하기 위해 논문 프로젝트 중에 처음으로 이 데이터를 분석했습니다. 이러한 데이터로 초기 연구를 완료한 지 거의 10년이 지난 후 El Fassi는 데이터 세트를 다시 방문하여 신중한 분석을 통해 그룹을 이끌고 이러한 전례 없는 측정 결과를 얻었습니다.
데이터 세트는 DOE 사용자 시설인 Jefferson Lab의 CEBAF(Continuous Electron Beam Accelerator Facility) 실험에서 가져온 것입니다. 실험에서 핵물리학자들은 CEBAF의 전자가 표적 핵에서 산란하고 양성자와 중성자 내부에 갇힌 쿼크를 조사할 때 무슨 일이 일어나는지 추적했습니다. 결과는 최근 Physical Review Letters 에 발표되었습니다 .
-"이러한 연구는 충돌 쿼크가 강입자로 변하는 방법에 대한 영화와 유사한 이야기를 구축하는 데 도움이 됩니다. 새 논문에서 우리는 전방 및 후방 조각화 영역에서 람다 바리온에 대한 그러한 연구에 대한 최초의 관찰을 보고합니다. " 엘 파시가 말했다. 람다처럼 안으로, 파이온처럼 밖으로 더 친숙한 양성자와 중성자와 마찬가지로 각 람다는 세 개의 쿼크로 구성됩니다. 업 쿼크와 다운 쿼크의 혼합물만 포함하는 양성자 및 중성자와 달리 람다는 업 쿼크 1개, 다운 쿼크 1개 및 이상한 쿼크 1개를 포함합니다. 물리학자들은 이상한 쿼크를 포함하는 물질을 "이상한 물질"이라고 불렀습니다.
이 작업에서 El Fassi와 그녀의 동료들은 일반 물질의 충돌로부터 이러한 이상한 물질 입자가 어떻게 형성되는지 연구했습니다. 그렇게 하기 위해 그들은 탄소, 철, 납을 포함한 다른 표적에 CEBAF의 전자빔을 쏘았습니다. CEBAF의 고에너지 전자가 이러한 표적 중 하나에 도달하면 표적의 핵 중 하나 내부에 있는 양성자 또는 중성자를 분해합니다. "양성자 또는 중성자는 완전히 부서지기 때문에 전자가 내부의 쿼크와 상호 작용한다는 데는 의심의 여지가 없습니다."라고 El Fassi는 말했습니다. 전자가 교환된 가상 광자를 통해 쿼크 또는 쿼크들과 상호작용한 후, "충격된" 쿼크는 매질에서 자유 입자로 움직이기 시작하며 일반적으로 새로운 복합 입자를 형성하기 위해 만나는 다른 쿼크와 결합합니다. 핵을 통해 전파되기 때문입니다.
그리고 때때로 이 복합 입자는 람다일 것입니다. 그러나 람다는 수명이 짧습니다. 형성 후에는 파이온과 양성자 또는 중성자라는 두 개의 다른 입자로 빠르게 붕괴됩니다. 간단히 생성된 이러한 람다 입자의 다양한 특성을 측정하기 위해 물리학자는 대상 핵에서 산란된 빔 전자뿐만 아니라 두 개의 딸 입자를 감지해야 합니다. 이 데이터를 수집한 실험인 EG2는 Jefferson Lab의 Experimental Hall B에 있는 CEBAF Large Acceptance Spectrometer(CLAS) 검출기를 사용했습니다. 전 세계적으로 약 200명의 물리학자들이 참여하는 CLAS 협업의 앉다 이 작업은 전방 및 후방 단편화 영역에서 반포함 깊은 비탄성 산란으로 알려진 이 프로세스를 사용하여 람다를 측정한 최초의 작업입니다.
이 방법을 사용하여 람다 입자를 연구하는 것은 입자가 너무 빨리 붕괴되어 직접 측정할 수 없기 때문에 더 어렵습니다. 페데리코 산타 마리아 기술 대학의 물리학 교수이자 EG2 실험의 공동 대변인인 윌리엄 브룩스(William Brooks) 공동저자는 “이런 종류의 측정은 이전에 양성자에 대해서만 수행되었으며 더 가볍고 더 안정적인 입자에 대해서만 수행되었습니다. 분석이 너무 어려웠기 때문에 El Fassi와 그녀의 그룹이 데이터를 재분석하고 이러한 결과를 추출하는 데 몇 년이 걸렸습니다. 그녀가 이러한 데이터 세트에서 람다를 조사하도록 격려한 것은 그녀의 논문 고문인 Kawtar Hafidi였습니다.
아르곤 국립 연구소(Argonne National Lab)의 물리 과학 및 공학 연구실 부소장이자 EG2 실험의 공동 대변인인 하피디(Hafidi)는 "나는 이 작업에 수년 간의 경력을 바친 Lamiaa의 노력과 인내를 칭찬하고 싶습니다."라고 말했습니다 . "그녀가 없었다면 이 작품은 결실을 맺지 못했을 겁니다." "쉽지 않았습니다." El Fassi가 말했습니다. "길고 시간이 많이 걸리는 과정이지만 노력할 가치가 있었습니다. 무언가에 오랜 세월을 투자했을 때 그것이 출판되는 것을 보면 기분이 좋습니다." El Fassi는 Mississippi State University에서 조교수가 되기 몇 년 전인 Postdoc일 때 이 람다 분석을 시작했습니다. 그 과정에서 공동 저자인 타야 체트리(Taya Chetry)를 포함하여 미시시피 주립대학의 여러 박사후 연구원들이 이러한 결과를 추출하는 데 도움을 주었습니다.
현재 플로리다 국제 대학의 박사후 연구원인 Chetry는 "이 작업이 출판되는 것을 보게 되어 매우 기쁘고 의욕이 넘칩니다."라고 말했습니다. 하나를 위한 둘 이 집중 분석에서 주목할만한 발견은 물리학자들이 입자 충돌 후 람다가 어떻게 형성되는지 이해하는 방식을 바꿉니다. 다른 입자를 연구하기 위해 반포괄적 심층 비탄성 산란을 사용한 유사한 연구에서 관심 있는 입자는 일반적으로 단일 쿼크가 전자 빔과 대상 핵 사이에서 교환되는 가상 광자에 의해 "충격"된 후에 형성됩니다. 그러나 CLAS 감지기에서 람다가 남긴 신호는 보다 패키지화된 거래를 제안합니다. 저자의 분석은 람다를 형성할 때 가상 광자가 한 쌍이 아니라 디쿼크로 알려진 한 쌍의 쿼크에 의해 일부 시간 동안 흡수되었음을 보여주었습니다.
"충격"을 받은 후, 이 디쿼크는 계속해서 이상한 쿼크를 찾아 람다를 형성합니다. "이 쿼크 쌍은 단일 쿼크 상호 작용의 경우와는 다른 생산 및 상호 작용 메커니즘을 제안합니다."라고 Hafidi는 말했습니다. 서로 다른 입자가 어떻게 형성되는지에 대한 더 나은 이해는 물리학자들이 이러한 쿼크 함유 입자를 함께 유지하는 근본적인 힘인 강한 상호 작용을 해독하는 데 도움이 됩니다. 이 상호 작용의 역학은 매우 복잡하며 이를 설명하는 데 사용되는 이론인 양자 색역학(QCD)도 마찬가지입니다. 측정치를 QCD의 예측 모델과 비교함으로써 물리학자들은 이 이론을 테스트할 수 있습니다.
diquark 결과는 모델의 현재 예측과 다르기 때문에 모델에 대한 무언가가 꺼져 있음을 나타냅니다. Brooks는 "우리가 이해하지 못하는 알려지지 않은 성분이 있습니다. 기존 이론이 본질적으로 다른 모든 관찰을 설명할 수 있기 때문에 이것은 매우 놀라운 일입니다. 그러나 이것은 그렇지 않습니다."라고 Brooks는 말했습니다. "그것은 배워야 할 새로운 것이 있다는 것을 의미하며, 현재로서는 그것이 무엇인지 알 수 없습니다."
알아내려면 더 많은 측정이 필요합니다. EG2에 대한 데이터는 CEBAF의 6GeV 시대에 5.014GeV(십억 전자 볼트) 전자 빔으로 수집되었습니다. 향후 실험에서는 업데이트된 CEBAF의 전자빔을 사용하여 실험 홀 B에 대해 최대 11GeV까지 확장할 뿐만 아니라 CLAS12로 알려진 업데이트된 CLAS 검출기를 사용하여 더 높은 수준의 람다를 포함한 다양한 입자의 형성을 계속 연구할 것입니다.
에너지 전자. DOE의 브룩헤이븐 국립 연구소(Brookhaven National Laboratory)에서 곧 출시될 전자 이온 충돌기(EIC)는 이 이상한 물질과 핵자의 쿼크 쌍 구조를 더 정밀하게 계속 연구할 수 있는 새로운 기회를 제공할 것입니다. "이러한 결과는 디쿼크 산란을 더 자세히 조사할 수 있는 다가오는 CLAS12 및 계획된 EIC 실험에서 향후 연구를 위한 토대를 마련합니다."라고 Chetry는 말했습니다. El Fassi는 쿼크 전파 및 하드론 형성에 대한 CLAS12 측정의 공동 대변인이기도 합니다. 새로운 실험의 데이터가 최종적으로 준비되면 물리학자들은 이 이론을 더욱 구체화하기 위해 QCD 예측과 비교합니다. "강력한 상호 작용의 역학을 이해하는 데 새로운 정보를 제공할 새로운 측정은 매우 중요합니다."라고 그녀는 말했습니다.
추가 정보: T. Chetry et al, 현재 및 표적 단편화 영역에서 Λ 핵의 전기 생산에 대한 최초 측정, 물리적 검토 편지 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.142301 저널 정보: Physical Review Letters Thomas Jefferson National Accelerator Facility 제공
https://phys.org/news/2023-04-strange-ordinary.html
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메모 2304191940 나의 사고실험 oms 스토리텔링
22-1/3=1양성자. 2-1d-1d/3=0 중성자, 2-1d-1s(stange quark)/3=0 람다 바리온(이상한 물질)
샘플링 oms.neutron star.smola( vixx) 내부에 lambda baryon이 가득하다. 허허. smola는 쿼크의 샘플링 qoms의 조합으로 새로운 우주의 이상한 물질들을 암시했다. 허허.
.Eco-computing: Demonstrating the computational power of ecosystems
에코 컴퓨팅: 생태계의 계산 능력 입증
교토 대학 자연 생태계의 정보 처리 능력은 생태계 역학이 어떻게 유지되는지에 대한 단서를 제공합니다. 크레딧: KyotoU/Jake Tobiyama APRIL 19, 2023
데이터 분석을 위한 신경망 또는 AI 도구의 개발이 기하급수적으로 증가하고 있습니다. 그러나 종간 관계의 웹과 같은 자연 생태계에 존재하는 네트워크는 대부분 미개척 상태로 남아 있는 정보 처리 잠재력을 가지고 있습니다. 이제 교토 대학에서 수행된 연구는 생태계 의 계산 능력을 입증하여 AI 기술을 빠르게 발전시키는 새로운 방향을 제시했습니다.
-시뮬레이션을 통해 먹이-포식자 상호 작용과 같은 생태 네트워크가 정보를 효율적으로 처리하고 계산 리소스로 활용할 수 있음을 확인했습니다. "우리는 이 접근 방식을 생태 저수지 컴퓨팅이라고 명명했습니다 ."라고 Kyoto University의 수석 저자인 Masayuki Ushio는 말합니다. 연구원들은 생태 네트워크가 계산 능력을 가지고 있다는 개념 증명으로 두 가지 유형의 생태 저수지 컴퓨팅을 개발했습니다. 한 가지 유형은 가상의 생태계 역학을 모델링하고 시스템 반응을 시뮬레이션하는 in silico 생태 저수지 컴퓨팅이라고 하는 컴퓨터 기반 접근 방식입니다.
두 번째는 단세포 생물인 Tetrahymena thermophila의 실시간 인구 역학을 사용하는 실시간 생태 저수지 컴퓨팅이라는 경험적 시스템입니다. 두 번째 접근 방식에서 자연 생태계의 계산 능력을 확인하기 위해 Ushio 팀은 Tetrahymena thermophila를 사용하여 실험 설계를 설정했습니다 . 배양 배지의 온도 또는 입력 데이터로 값을 입력한 후 팀은 시스템 출력으로 세포 번호를 얻었습니다.
-이 연구는 Tetrahymena 개체군이 가까운 미래에 생태 시계열을 예측할 수 있는 가능성을 확인했습니다. "우리의 결과는 또한 높은 생물 다양성과 높은 계산 능력 사이에 연관성이 있을 수 있음을 시사하며 이전에 알려지지 않은 생물 다양성의 새로운 가치를 밝힙니다"라고 현재 홍콩 과학 기술 대학의 수석 연구원인 Ushio는 덧붙입니다. " 공동체의 다양성과 계산 능력 사이의 직접적인 관계는 생물다양성 지수를 향상시킬 수 있습니다."
-생태공동체는 자연생태계에서 실시간으로 많은 양의 정보를 처리하며, 생태학적 상호작용이 새로운 컴퓨팅 방법으로 작용할 가능성이 상당히 높습니다. "우리의 새로운 컴퓨팅 방법은 새로운 유형의 컴퓨터 발명으로 이어질 수 있습니다. 또한 자연 생태계의 정보 처리 능력을 측정하는 방법을 개발함으로써 생태계 역학이 유지되는 방법에 대한 단서를 찾을 수 있습니다."라고 Ushio는 결론지었습니다. "Computational capability ofecological dynamics"라는 논문이 Royal Society Open Science 에 게재되었습니다 .
추가 정보: 생태 역학의 계산 능력, Royal Society Open Science (2023). DOI: 10.1098/rsos.221614 . royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.221614 저널 정보: Royal Society Open Science 교토대학 제공
https://phys.org/news/2023-04-eco-computing-power-ecosystems.html
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