.Scientists capture elusive chemical reaction using enhanced X-ray method
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.Scientists capture elusive chemical reaction using enhanced X-ray method
과학자들은 향상된 X선 방법을 사용하여 포착하기 어려운 화학 반응을 포착합니다
David Krause, SLAC 국립 가속기 연구소 LCLS의 XCS 장비에서 SLAC 과학자 Dimosthenis Sokaras, Marco Reinhard 및 Roberto Alonso Mori. 팀은 이 장비를 사용하여 페리시안화물이라는 분자의 가장 빠른 원자 이동을 매핑했습니다. 출처: Jacqueline Ramseyer Orrell/SLAC MAY 5, 2023
국립 가속기 연구소 SLAC N ational Accelerator Laboratory의 연구원들은 두 가지 초고속 X선 분광법 기술을 결합하여 페리시안화물이라는 분자의 가장 빠른 움직임 중 하나를 처음으로 포착했습니다. 그들은 그들의 접근 방식이 혈액 세포의 산소 수송이나 인공 광합성을 사용한 수소 생산과 같은 보다 복잡한 화학 반응을 매핑하는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다.
SLAC, 스탠포드 및 기타 기관의 연구팀은 현재 상당히 표준적인 기술로 시작했습니다. 그들은 페리시안화물과 물의 혼합물을 자외선 레이저와 LCLS(Linac Coherent Light Source ) X선에 의해 생성된 밝은 X선으로 재핑했습니다. 자유 전자 레이저. 자외선은 분자를 들뜬 상태로 만들고 X선은 샘플의 원자를 조사하여 페리시안화물의 원자 및 전자 구조와 운동의 특징을 드러냈습니다.
이번에 달라진 점은 연구자들이 X선 데이터에서 정보를 추출한 방식이다. Kβ 주 방출선으로 알려진 하나의 분광 영역만 연구하는 대신, 연구팀은 초고속 시간 척도에서 측정하기 훨씬 더 어려운 원자가에서 코어로 불리는 두 번째 방출 영역을 포착하고 분석했습니다. 두 영역의 정보를 결합하여 연구팀은 페리시안화물 분자가 주요 전이 상태로 진화함에 따라 자세한 그림을 얻을 수 있었습니다. 연구팀은 페리시안화물 이 UV 레이저에 맞은 후 약 0.3피코초(1조분의 1초 미만) 동안 중간 흥분 상태 에 들어간다는 것을 보여주었다.
원자가 대 코어 판독값은 이 짧은 수명의 여기 기간 이후에 페리시안화물이 리간드라고 하는 분자 시안화물 "암" 중 하나를 잃는다는 것을 보여주었습니다. 그런 다음 Ferricyanide는 이 누락된 결합을 동일한 탄소 기반 리간드 또는 덜 가능성이 있는 물 분자로 채웁니다.
"이 리간드 교환은 페리시안화물에서 일어나는 것으로 생각되는 기본적인 화학 반응이지만, 이 과정의 개별 단계에 대한 직접적인 실험적 증거는 없었다"고 SLAC 과학자이자 제1 저자인 Marco Reinhard는 말했습니다. "Kβ 주 방출선 분석 접근 방식만으로는 분자가 한 상태에서 다음 상태로 변할 때 분자가 어떻게 생겼는지 실제로 볼 수 없습니다. 프로세스 시작에 대한 명확한 그림만 얻을 수 있습니다.
-" SLAC 수석 과학자 Dimosthenis Sokaras는 "당신은 자연이 기술을 개선하고 기초 과학 지식을 향상시키기 위해 하는 일을 복제할 수 있기를 원합니다."라고 말했습니다. "그리고 자연적 과정을 더 잘 복제하기 위해서는 가장 명백한 단계부터 말하자면 어둠 속에서 일어나는 단계에 이르기까지 모든 단계를 알아야 합니다." 앞으로 연구팀은 적혈구 에서 산소를 운반하고 저장하는 헴단백질과 같은 보다 복잡한 분자를 연구하기를 원 하지만 과학자들이 반응의 모든 중간 단계를 이해하지 못하기 때문에 연구하기 까다로울 수 있다고 Sokaras는 말했습니다.
연구팀은 수년에 걸쳐 SLAC의 SSRL(Stanford Synchrotron Radiation Lightsource) 및 LCLS에서 X선 분광법 기술을 개선한 다음 LCLS의 X선 상관 분광법(XCS) 장비에서 이 모든 전문 지식을 결합하여 페리시안화물의 분자 구조 변화를 포착했습니다.
팀은 오늘 Nature Communications 에 결과를 발표했습니다 . SLAC 수석 과학자인 Roberto Alonso-Mori는 "SSRL과 LCLS를 모두 활용하여 실험을 완료했습니다. 두 시설에 대한 접근과 오랜 협력이 없었다면 방법 개발을 완료할 수 없었을 것"이라고 말했습니다. "수년 동안 우리는 이 두 X선 소스에서 이러한 방법을 개발해 왔으며 이제 이전에는 접근할 수 없었던 화학 반응의 비밀을 밝히기 위해 이를 사용할 계획입니다."
추가 정보: Marco Reinhard 외, 결합된 펨토초 Kβ 메인 라인 및 원자가-코어 x-선 방출 분광법에 의해 밝혀진 Ferricyanide 광수화 경로, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-37922-x 저널 정보: Nature Communications SLAC 국립가속기연구소 제공 추가 탐색
https://phys.org/news/2023-05-scientists-capture-elusive-chemical-reaction.html
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메모 2305060836 나의 사고실험 oms 스토리텔링
연구팀은 적혈구에서 산소를 운반하고 저장하는 헴단백질과 같은 보다 복잡한 분자를 연구하기를 원 하지만 과학자들이 반응의 모든 중간 단계를 잘이해하지 못하기 때문에 연구하기 까다로울 수 있다.
샘플링 oss.base에 여러 스텝이 있고 복잡하지만 결국의 new.base을 만들어낸다. 중간 과정이 아무리 복잡해도 결론이 base이면 중간단계가 잘 이해하지 못한 게 아니다. base.a는 base.b를 만들어내기 때문이다. base.a+oss=zerosum=를 첨부하기 때문에 new.base.b가 나타날 수 있었다. 허허.
-" SLAC Chief Scientist Dimosthenis Sokaras said, "You want to be able to replicate what nature does to improve technology and advance basic science knowledge." You have to know all the steps, from the step to, say, the step in the dark." Going forward, the research team wants to study more complex molecules, such as the heme protein, which transports and stores oxygen in red blood cells, but scientists cannot understand all the intermediate steps in the reaction. It can be tricky to study because you don't understand it, Sokaras said.
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memo 2305060836 my thought experiment oms storytelling
The team wants to study more complex molecules, such as the heme protein, which transports and stores oxygen in red blood cells, but it can be tricky because scientists don't understand all the intermediate steps in the reaction.
There are several steps to the sampling oss.base and it is complicated, but it eventually produces new.base. No matter how complex the intermediate steps are, if the conclusion is basic, the intermediate steps are not poorly understood. Because base.a produces base.b. New.base.b could appear because I appended base.a+oss=zerosum=. 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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0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.The Future of Particle Beam Experimentation – Innovative New Algorithm Improves Our Understanding
입자 빔 실험의 미래 – 혁신적인 새 알고리즘으로 이해도 향상
주제:아르곤 국립 연구소암사슴기계 학습입자 물리학SLAC 국립 가속기 연구소시카고대학교 작성자: SLAC 국립 가속기 연구소 2023년 5월 6일 가속기 그래픽 표현의 입자 빔 가속기의 입자 빔을 그래픽으로 표현한 것입니다. 출처: Greg Steward/SLAC National Accelerator Lab
-이 알고리즘은 고전적인 빔 물리학 방정식과 기계 학습 기술을 결합하여 광범위한 데이터 처리의 필요성을 줄입니다. SLAC National Accelerator Laboratory 의 선형 가속기가 작동하면 약 10억 개의 전자 그룹이 거의 빛의 속도로 금속 파이프를 통해 이동합니다. 이러한 전자 그룹은 가속기의 입자 빔을 형성하며 분자, 혁신적인 재료 및 기타 수많은 주제의 원자 거동을 조사하는 데 사용됩니다. 그러나 입자 빔이 가속기를 통해 이동할 때 입자 빔의 실제 모양을 결정하는 것은 어려운 일이므로 과학자들은 빔이 실험 중에 어떻게 작동할지에 대한 대략적인 추정만 할 수 있습니다. 이제 에너지부의 SLAC, DOE의 아르곤 국립 연구소 및 시카고 대학의 연구원 들은 빔이 가속기를 통과할 때 빔의 입자 위치 및 속도 분포를 보다 정확하게 예측하는 알고리즘을 개발했습니다.
이 상세한 빔 정보는 과학자들이 실험을 보다 안정적으로 수행하는 데 도움이 될 것입니다. 가속기 시설이 점점 더 높은 에너지에서 작동하고 더 복잡한 빔 프로필을 생성함에 따라 점점 더 중요해지고 있는 요구 사항입니다. 연구원들은 2023년 4월 Physical Review Letters 저널에 알고리즘과 방법을 자세히 설명했습니다 . SLAC 가속기 과학자이자 수석 공동 저자인 Ryan Roussel은 "가속기 내부에서 입자 빔을 조작하는 다양한 방법이 있지만 빔의 모양과 운동량을 설명하는 정확한 방법은 없습니다."라고 말했습니다.
"우리의 알고리즘은 일반적으로 폐기되는 빔에 대한 정보를 고려하고 해당 정보를 사용하여 빔의 더 자세한 그림을 그립니다." 일반적으로 연구자들은 빔 전체의 대략적인 모양을 제공하는 몇 가지 요약 통계의 관점에서 빔에 있는 입자의 위치와 속도를 설명하지만 이러한 접근 방식은 잠재적으로 유용한 많은 정보를 버립니다. 또는 빔 과학자는 빔 자체를 많이 측정하고 때로는 기계 학습을 사용 하여 다양한 실험 환경에서 빔이 어떻게 보이는지 재구성하려고 시도할 수 있지만 이러한 방법에는 많은 데이터와 많은 계산 능력이 필요합니다. 이 연구를 위해 팀은 새로운 접근 방식을 시도했습니다. 빔 역학에 대한 우리의 이해를 사용하여 빔의 위상 공간 분포로 통칭되는 빔 내의 입자 위치 및 속도 분포를 예측하는 기계 학습 모델을 구축했습니다. 아이디어를 테스트하기 위해 팀은 모델을 사용하여 DOE의 Argonne National Laboratory에 있는 Argonne Wakefield Accelerator의 실험 데이터를 해석했습니다. 실험 데이터와 함께 입자 빔 역학의 물리학을 포함함으로써 연구자들은 단 10개의 데이터 포인트만 사용하여 빔의 미세한 세부 사항을 정확하게 재구성할 수 있었습니다.
모델을 포함하지 않는 일부 기계 학습 모델의 경우 최대 10,000개의 데이터 포인트가 필요할 수 있는 작업입니다. 빔 물리학. SLAC 가속기 과학자이자 공동 저자인 Auralee Edelen은 “대부분의 기계 학습 모델에는 학습 속도를 높이고 필요한 데이터 양을 줄이기 위한 입자 빔 역학의 개념이 직접 포함되어 있지 않습니다.
-"우리는 놀랍도록 적은 양의 데이터에서 매우 복잡한 고차원 빔 모양을 추론할 수 있음을 보여주었습니다." 알고리즘은 현재 입자 다발이 가속기 경로를 따라 이동하는 팬케이크인 것처럼 상하 및 좌우 축을 따라 빔 모델을 재구성할 수 있습니다. 이러한 유형의 재구성을 4D 빔 위상 공간이라고 합니다. 다음으로 연구원들은 빔이 이동하는 방향에 따른 입자 위치와 속도를 포함하는 전체 6D 위상 공간 분포를 재구성하는 알고리즘을 실험적으로 시연하려고 합니다. 전반적으로 알고리즘은 오늘날 우리가 시설에서 실험 가속기 데이터를 분석하는 방식의 주요 패러다임 전환이라고 Roussel은 말했습니다. "우리는 이제 모든 곳의 가속기에서 과학적 목표를 개선하기 위해 보다 포괄적이고 강력한 방식으로 입자 빔 데이터를 사용할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.
참조: R. Roussel, A. Edelen, C. Mayes, D. Ratner, J. P. Gonzalez-Aguilera, S. Kim, E. Wisniewski 및 J. Power의 "신경망 및 미분 시뮬레이션을 사용한 가속기 빔 측정의 위상 공간 재구성" , 2023년 4월 5일, 물리적 검토 서신 . DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.145001
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메모 2305070630 나의 사고실험 oms 스토리텔링
LAC National Accelerator Laboratory 의 선형 가속기가 작동하면 약 10억 개의 전자 그룹이 거의 빛의 속도로 금속 파이프를 통해 이동한다. 그 입자들의 이동을 관찰하기 매우 어려운 모양이다.
샘플링 oss.base는 우주적인 거대한 자연 입자 가속기를 연상 시킨다. 그런데 그 입자들의 경로가 철저하게 정교하며 논리적이다. 무작위적이거나 무질서한 게 하나도 없다. 만약에 하나의 입자가 지맘대로 움직이면 우주크기의 천억배 큰들, 마방진(진실값).oss.base이 아니다. 허허. 하물며 100억조개 전자입자가 움직이는 것도 어렵다하니, 웃끼는 일이다. 허허.
source 1. summary
When the LAC National Accelerator Laboratory's linac operates, groups of about one billion electrons travel through metal pipes at near the speed of light. It is used to investigate the atomic behavior of numerous subjects. But determining the actual shape of a particle beam as it travels through an accelerator is difficult, so scientists can only make a rough estimate of how the beam will behave during the experiment. But now, researchers have developed an algorithm that more accurately predicts the beam's particle positions and velocity distribution as it passes through an accelerator.
It has been shown that very complex high-dimensional beam shapes can be inferred from a small amount of data. The algorithm can reconstruct the beam model along the vertical and horizontal axes as if the current particle bundle were a pancake moving along the accelerator path. This type of reconstruction is called 4D beam phase space. Next, the researchers are experimentally demonstrating an algorithm that reconstructs the full 6D phase-space distribution, including particle positions and velocities along the direction the beam travels.
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memo 2305070630 my thought experiment oms storytelling
When the LAC National Accelerator Laboratory's linac operates, groups of about one billion electrons travel through metal pipes at near the speed of light. It is very difficult to observe the movement of the particles.
The sampling oss.base is reminiscent of a cosmic giant natural particle accelerator. However, the path of the particles is thoroughly elaborate and logical. Nothing is random or chaotic. If a single particle moves randomly, it is not a magic square (truth value).oss.base if it is 100 billion times the size of the universe. haha. It is even more laughable that it is difficult for 10 billion electron particles to move. haha.
Samplea.oms (standard)
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sampleb. qoms (standard)
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Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
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zxezybzyy
bddbcbdca
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