.Exploring Quantum Gravity: Physicists Tune In to the Cosmic Ring of Black Holes
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양자 중력 탐구: 블랙홀의 우주 고리에 맞춰진 물리학자들
주제:천체물리학블랙홀캘리포니아 공과대학링크 Whitney CLAVIN, CALTECH 2023년 5월 29일 블랙홀 가속 디스크 아트 일러스트레이션
캘리포니아 공과대학이 이끄는 연구는 블랙홀 충돌에 의해 생성된 시공간의 잔물결에서 양자 중력의 징후를 찾는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 대한 새롭고 엄격한 테스트를 제안합니다. 한 연구는 이전 연구를 기반으로 양자 중력 이론 내에서 블랙홀 행동에 대한 방정식을 제시하고, 두 번째 연구는 일반 상대성 이론에서 잠재적인 편차를 감지하기 위해 중력파 관측소인 LIGO의 데이터에 이 방정식을 적용하는 방법을 제안합니다.
새로운 방법을 통해 LIGO 데이터 를 사용하여 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 더 잘 테스트할 수 있습니다 . 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 공간과 시간 또는 시공간 구조가 질량에 따라 어떻게 휘어지는지를 설명합니다. 예를 들어 우리의 태양은 우리 주변의 공간을 왜곡하여 행성 지구가 깔때기 속으로 던져진 구슬처럼 태양 주위를 굴립니다(지구는 옆으로 기울어진 운동량으로 인해 태양 속으로 떨어지지 않습니다). 1915년 제안 당시 혁명적이었던 이 이론은 중력을 시공간의 휘어짐으로 재구성했습니다.
이 이론이 우리 주변 공간의 본질에 근본적인 만큼 물리학자들은 그것이 이야기의 끝이 아닐 수도 있다고 말합니다. 대신 그들은 양자 물리학과 일반 상대성을 통합하려는 양자 중력 이론이 우리 우주가 가장 깊은 수준에서 작동하는 방식에 대한 비밀을 가지고 있다고 주장합니다.
블랙홀이 울리는 방법
리동준(Dongjun Li)과 그의 협력자들의 방정식은 블랙홀이 일반 상대성 이론을 넘어서는 체제에서 어떻게 울리는지 설명합니다. 크레딧: 칼텍
-양자 중력의 신호를 찾을 수 있는 한 곳은 중력이 가장 극단적인 블랙홀 사이의 강력한 충돌입니다 . 블랙홀은 우주에서 가장 밀도가 높은 물체입니다. 중력이 너무 강해서 블랙홀에 떨어지는 물체를 스파게티 같은 국수 모양으로 짜냅니다. 두 개의 블랙홀이 충돌하여 하나의 더 큰 몸체로 합쳐지면 주변의 시공간을 휘젓고 중력파 라고 하는 잔물결을 모든 방향으로 바깥쪽으로 보냅니다.
리동준. 크레딧: 칼텍
Caltech 와 MIT 가 관리하는 National Science Foundation에서 자금을 지원하는 LIGO는 2015년부터 블랙홀 병합 에 의해 생성된 중력파를 일상적으로 감지해 왔습니다 (파트너 관측소인 Virgo 와 KAGRA는 각각 2017년과 2020년에 사냥에 합류했습니다). 그러나 지금까지 일반 상대성 이론은 무너질 기미 없이 여러 테스트를 통과했습니다. 이제 Caltech가 이끄는 두 개의 새로운 논문인 Physical Review X 와 Physical Review Letters는 일반 상대성 이론을 훨씬 더 엄격한 테스트에 적용하는 새로운 방법을 설명합니다.
블랙홀의 구조와 그들이 생성하는 시공간의 잔물결을 보다 면밀히 조사함으로써 과학자들은 양자 중력의 존재를 암시하는 일반 상대성 이론에서 약간의 편차의 징후를 찾고 있습니다. "두 개의 블랙홀이 합쳐져 더 큰 블랙홀을 생성할 때 최종 블랙홀은 종소리처럼 울립니다."라고 Caltech의 물리학 교수이자 두 연구의 공동 저자인 Yanbei Chen(PhD '03)은 설명합니다.
“특정 양자 중력 이론이 맞다면 울리는 소리의 질이나 음색이 일반 상대성 이론의 예측과 다를 수 있습니다. 우리의 방법은 예를 들어 고조파 및 배음 과 같은 이 링다운 단계의 품질 차이를 찾도록 설계되었습니다 .” Caltech의 대학원생인 Dongjun Li와 University of Illinois at Urbana-Champaign의 대학원생인 Pratik Wagle이 공동으로 주도한 첫 번째 논문은 다음과 같은 틀 내에서 블랙홀이 어떻게 울리는지 설명하는 새로운 단일 방정식을 보고합니다. 특정 양자 중력 이론, 또는 과학자들이 일반 상대성 이론을 넘어서는 체제라고 부르는 것.
마 시정 Sizheng Ma. 신용: Caltech
이 작업은 Caltech의 이론 천체 물리학 로빈슨 교수인 Saul Teukolsky(PhD '73)가 50년 전에 개발한 획기적인 방정식을 기반으로 합니다. Teukolsky는 시공간 기하학의 잔물결이 블랙홀 주변에서 전파되는 방식을 더 잘 이해하기 위해 복잡한 방정식을 개발했습니다.
일반 상대성 이론과 관련된 많은 미분 방정식을 동시에 풀기 위해 슈퍼컴퓨터가 필요한 수치 상대성 이론 방법과 달리 Teukolsky 방정식은 사용이 훨씬 간단하며 Li가 설명하는 것처럼 문제에 대한 직접적인 물리적 통찰력을 제공합니다. "정확하게 시뮬레이션하기 위해 블랙홀 병합의 모든 아인슈타인 방정식을 풀고 싶다면 슈퍼컴퓨터로 전환해야 합니다."라고 Li는 말합니다.
“수치 상대성 이론은 블랙홀 병합을 정확하게 시뮬레이션하는 데 매우 중요하며 LIGO 데이터를 해석하는 데 중요한 기반을 제공합니다. 그러나 물리학자들이 수치적 결과에서 직접 직관을 끌어내는 것은 극히 어렵습니다. Teukolsky 방정식은 링다운 단계에서 진행되는 상황을 직관적으로 보여줍니다.” Li와 그의 동료들은 Teukolsky의 방정식을 처음으로 일반 상대성 이론을 넘어서는 체제의 블랙홀에 적용할 수 있었습니다. "우리의 새로운 방정식을 통해 아인슈타인이 예측한 것보다 더 이국적인 블랙홀 주변에서 전파되는 중력파를 모델링하고 이해할 수 있습니다."라고 그는 말합니다.
옌베이 첸 옌베이 첸 제공: Caltech Caltech
대학원생인 Sizheng Ma가 이끄는 Physical Review Letters 에 발표된 두 번째 논문은 Li의 방정식을 다음 관측 실행 에서 LIGO와 그 파트너가 획득한 실제 데이터에 적용하는 새로운 방법을 설명합니다 . 이 데이터 분석 접근 방식은 일련의 필터를 사용하여 일반 상대성 이론에 의해 예측된 블랙홀의 링잉 특징을 제거하여 잠재적으로 미묘하고 일반 상대성 이론을 넘어서는 서명을 드러낼 수 있습니다.
“LIGO, Virgo 및 KAGRA가 수집할 데이터에서 Dongjun의 방정식으로 설명되는 기능을 찾을 수 있습니다.”라고 Ma는 말합니다. “Dongjun은 많은 복잡한 방정식 세트를 단 하나의 방정식으로 변환하는 방법을 찾았으며 이는 엄청난 도움이 됩니다. 이 방정식은 이전에 사용했던 방법보다 더 효율적이고 사용하기 쉽습니다.” 두 연구는 서로를 잘 보완한다고 Li는 말합니다. “처음에는 내 방정식이 예측하는 서명이 다중 배음과 고조파 아래 묻힐까 봐 걱정했습니다. 다행스럽게도 Sizheng의 필터는 이러한 모든 알려진 기능을 제거할 수 있으므로 차이점에만 집중할 수 있습니다.”라고 그는 말합니다. Chen은 "함께 작업하면서 Li와 Ma의 발견은 중력을 조사하는 커뮤니티의 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.
참조: "Perturbations of Spinning Black Holes beyond General Relativity: Modified Teukolsky Equation" 작성자: Dongjun Li, Pratik Wagle, Yanbei Chen 및 Nicolás Yunes, 2023년 5월 25일, Physical Review X . DOI: 10.1103/PhysRevX.13.021029 Sizheng Ma, Ling Sun 및 Yanbei Chen의 "모드 청소에 의한 블랙홀 분광법", 2023년 4월 4일, Physical Review Letters . DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.141401 "일반 상대성 이론을 넘어 회전하는 블랙홀의 섭동: 수정된 Teukolsky 방정식"이라는 제목의 첫 번째 연구는 Simons Foundation, Brinson Foundation 및 NSF(National Science Foundation)의 자금 지원을 받았습니다. 다른 저자로는 University of Illinois at Urbana-Champaign의 Nicolás Yunes가 있습니다. "모드 청소에 의한 블랙홀 분광학"이라는 제목의 두 번째 연구는 브린슨 재단, 시몬스 재단, NSF 및 호주 중력파 발견 센터(OzGrav)의 자금 지원을 받았습니다. 호주 국립 대학교 의 Ling Sun 도 공동 저자입니다.
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메모 2305
310624 나의 사고실험 oms 스토리텔링
양자 중력의 신호를 찾을 수 있는 한 곳은 중력이 가장 극단적인 블랙홀 사이의 강력한 충돌이다 . 블랙홀은 우주에서 가장 밀도가 높은 물체입이다. 그곳이 샘플링 qoms.multi.spacetime.tensor가 위치하는 곳이다. 허허.
-One place you can look for signs of quantum gravity is in powerful collisions between black holes, where gravity is at its most extreme. Black holes are the densest objects in the universe. Gravity is so strong that it squeezes objects that fall into black holes into spaghetti-like noodles. When two black holes collide and merge into one larger body, they churn space-time around them and send ripples called gravitational waves outward in all directions.
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memo 2305310624 my thought experiment oms storytelling
One place you can look for signs of quantum gravity is in powerful collisions between black holes, where gravity is at its most extreme. Black holes are the densest objects in the universe. That's where the sampling qoms.multi.spacetime.tensor is located. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
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0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
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2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
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0q000000000
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000000000q0
Samplec.oss (standard)
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cdbdcbdbb
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zxezybzyy
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.Study shows light conveyed by signal-transmitting sucrose controls growth of plant roots
연구는 신호 전달 자당에 의해 전달되는 빛이 식물 뿌리의 성장을 조절함을 보여줍니다
프라이부르크 대학교 크레딧: 현재 생물학 (2023). DOI: 10.1016/j.cub.2023.04.061 MAY 30, 2023
식물의 성장은 빛에 의해 이루어지며 녹색 잎의 광합성을 통해 에너지를 공급받습니다. 어둠 속에서 자라는 뿌리도 마찬가지입니다. 뿌리는 체관부의 중앙 운송 경로를 통해 광합성 산물, 특히 자당(설탕)을 받습니다. Current Biology 에 발표된 연구에서 Freiburg 대학 생물학 학부의 Stefan Kircher 박사와 Peter Schopfer 교수는 모델 식물인 Arabidopsis thaliana(thhale cress)를 사용한 실험에서 자당이 공급을 보장할 뿐만 아니라 뿌리에 탄수화물을 공급하고 빛에 의존하는 뿌리 구조 형성을 위한 신호 전달자 역할도 합니다. 그것은 두 가지 방법으로 이를 수행합니다.
첫째, 자당은 기본 뿌리의 신장을 직접 안내합니다.
둘째, 뿌리 끝으로 운반된 자당은 식물 호르몬인 옥신 의 생성을 조절합니다 . 이 호르몬은 1차 뿌리의 신장과 함께 관절 신호 송신기에 의해 동기화되는 새로운 측근 형성 속도를 유도합니다. "이것은 예를 들어, 낮에서 밤으로의 변화에 따라 빛과 다른 환경 조건이 변함에 따라 뿌리 성장이 잎의 현재 광합성 성능에 적응할 수 있게 합니다."라고 Kircher는 말합니다 .
실험적 증거 광합성을 통해 생성된 자당이 결정적인 신호 전달자임을 입증하기 위해 Kircher와 Schopfer는 식물을 빛은 있지만 공기 중에 이산화탄소 (CO2 ) 가 없는 방에 두어 광합성을 불가능하게 만들었습니다. 그 결과 더 이상의 측근이 형성되지 않았다. 이 결과는 두 명의 생물학자가 자당 용액으로 어둠 속에서 잎이나 뿌리를 처리한 또 다른 실험에 의해 확인되었습니다.
두 접근법 모두에서 측면 뿌리는 빛에 노출된 대조군 식물에서와 동일하게 발달했습니다. "이러한 결과는 잎에서 자당의 생산이 측근 형성에 필요하다는 것을 보여줍니다. 그리고 자당이 빛 자극에 대한 신호 전달자 역할을 한다는 가설을 확인시켜 줍니다."라고 Kircher는 말합니다.
자당 신호에 의한 옥신 생합성 활성화 이전 연구에서 연구원들은 아미노산 트립토판으로부터 뿌리에서 생성된 옥신이 새로운 측근의 발달 속도를 촉진한다는 것을 이미 보여주었습니다. Kircher와 Schopfer는 자당이 어떻게 이 과정을 유발하는지 보여주었습니다. 이를 위해 식물을 암실에 이틀간 두어 곁뿌리 형성에 미치는 영향을 알아보기 위해 다양한 실험을 진행했다.
잎에 자당을 처리함과 동시에 뿌리에 트립토판을 투여한 것이 가장 큰 효과를 보였다. 대조적으로, 트립토판은 잎에 적용되거나 뿌리에 자당이 없으면 효과가 거의 없었습니다. "이러한 관찰은 광합성을 통해 생성된 자당이 옥신 합성의 트리거 역할을 한다는 것을 확인시켜 줍니다."라고 Kircher는 말합니다.
추가 정보: Stefan Kircher 외, 광합성 자당은 Arabidopsis 묘목의 측면 뿌리 시계를 구동합니다, Current Biology (2023). DOI: 10.1016/j.cub.2023.04.061 저널 정보: Current Biology 프라이부르크대학교 제공
https://phys.org/news/2023-05-conveyed-signal-transmitting-sucrose-growth-roots.html
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