.Cosmic Subatomic Particles Might Finally Give Us a Way to Navigate Underground
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.Cosmic Subatomic Particles Might Finally Give Us a Way to Navigate Underground
우주 아원자 입자가 마침내 지하를 탐색하는 방법을 제공할 수 있습니다.
물리학 2023년 6월 18일 에 의해미셸 스타 지구에 쏟아지는 뮤온의 인상. (타나카 히로유키)
우주 광선이 지구의 대기와 충돌할 때 분출하는 입자 소나기가 우리에게 실행 가능한 지하 항법 시스템을 제공했을 수 있습니다. 우주선 뮤온이 지구 표면에 비처럼 내리며 부분적으로는 행성 표면을 통해 과학자들이 건물 지하에 있는 개인의 위치를 계산할 수 있게 해 주었는데, 이 위치는 위성 글로벌 포지셔닝 시스템이 작동하지 않는 위치입니다. 이것은 지하, 수중 및 고위도에서 GPS가 작동하지 않는 모든 장소에서 효과적인 내비게이션을 향한 큰 발걸음입니다. 설계자에 따르면 수색 및 구조 작업 수행, 수중 모니터링, 라디오 조용한 지역 추적 및 채광과 같은 목적으로 사용될 수 있습니다. "우주선 뮤온은 지구 전체에 균등하게 떨어지며 어떤 물질을 통과하든 상관없이 항상 같은 속도로 이동하여 수 킬로미터의 암석을 관통합니다."라고 일본 도쿄 대학의 물리학자 Hiroyuki Tanaka는 말합니다. "이제 뮤온을 사용하여 지하, 실내 및 수중에서 작동하는 muPS(muometric positioning system)라고 하는 새로운 종류의 GPS를 개발했습니다."
우주 광선에 의해 생성된 입자 샤워에 대한 작가의 인상. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty)
GPS는 trilateration 이라는 기술 덕분에 작동합니다 . GPS 위성은 지구 궤도를 돌며 캐리어 전파로 신호를 방송합니다. 휴대폰이나 자동차의 GPS와 같은 수신기는 이러한 신호를 감지합니다. 신호 발신과 수신 사이의 시간은 위성과 수신기 사이의 거리를 나타냅니다. 여러 거리와 그 사이의 차이는 수신기의 위치를 제공합니다. 반향 위치 측정과 비슷합니다. 짜잔. 당신은 여기 있습니다.
그러나 전파는 꽤 쉽게 차단되는 빛의 한 형태입니다. 터널을 통과할 때 자동차의 라디오가 어떻게 끊어지는지 본 적이 있습니까? 위성 GPS에서 사용하는 반송파는 바위나 물을 통과할 수 없으며 벽과 나무에 어려움을 겪습니다. 또한 GPS는 고위도에서는 제대로 작동하지 않습니다. GPS 위성은 극지방을 공전하지 않으므로 위성 범위가 그다지 좋지 않은 위도 지점이 있습니다.
몇 년 동안 Tanaka와 그의 동료들은 우주선 뮤온을 위성 GPS 신호에 대한 일종의 대체물로 사용하는 것을 조사했습니다. 뮤온은 멀리 떨어진 초신성이나 태양과 같은 소스에서 나오는 우주선이 지구 대기의 입자와 충돌할 때 생성되는 아원자 입자이며 거의 모든 곳에 있습니다.
뮤온은 1분에 한 번씩 지구의 모든 평방 센티미터 에 충돌하는 것으로 추정됩니다. 우주선 입자가 대기와 충돌할 때 발생하는 뮤온을 포함한 입자 샤워 시뮬레이션. ( Dinoj/Wikimedia Commons/CC BY 2.5 )
그들은 거의 빛에 가까운 속도로 이동하고 지하 깊숙이 침투할 수 있습니다(그것들은 무해합니다. 아마 지금 당장 뮤온이 당신을 꿰뚫고 있을 것입니다). 그것들은 피라미드와 같은 X선 구조 에 효과적으로 사용 되어 왔지만 빛이 침투할 수 없는 곳까지 침투할 수 있는 능력은 과학자들에게 탐색을 위해 그것들을 사용해 볼 수 있는 아이디어를 주었습니다 . 아이디어는 GPS와 매우 비슷합니다.
4개의 뮤온 검출 기준국이 지상에 배치되고 뮤온 검출 수신기는 사람 또는 지하에 배치됩니다. 예를 들어, muPS는 처음에 화산 활동 이나 지각 운동이 해저를 어떻게 변화시키는지 감지하기 위해 개발되었습니다 . 뮤온 소나기가 내리면 수신기로 향하기 전에 먼저 기준 검출기를 통과합니다. 참조 검출기와 수신기 사이의 시간 지연은 삼변 측량을 허용하여 수신기의 좌표를 제공합니다. 그러나 최초의 muPS 시스템은 유선으로 연결해야 했으며, 이동이 잦은 사람에게는 그다지 실용적이지 않았습니다. 이제 팀은 시스템을 무선으로 사용했습니다. 기준 감지기와 수신기는 모두 동기화된 정밀 석영 시계에 연결되었습니다. 참조 탐지기 중 하나는 건물 6층에 배치되었으며 수신기를 들고 사람이 지하에서 이동했습니다.
새로운 시스템은 muWNS(muometric wireless navigation system)라고 합니다. MuwNS 시스템 작동 방식을 보여주는 개략도. (Tanaki et al., iScience , 2023)
아직 거기에 도달하지 않았습니다. 수신자의 좌표는 실시간으로 추적되지 않았습니다. 팀은 치수를 측정하고 이를 사용하여 사람이 지하 복도를 통해 이동한 경로를 재구성했습니다. 그들은 합리적인 정확도로 그렇게 할 수 있었지만 더 나아질 수 있다고 Tanaki는 말합니다. "현재 MuWNS의 정확도는 2미터에서 25미터(6.5에서 82피트) 사이이며 범위는 걷는 사람의 깊이와 속도에 따라 최대 100미터입니다. , 도시 지역의 지상 단일 지점 GPS 포지셔닝"이라고 그는 설명합니다 . "하지만 아직 실용 수준과는 거리가 멀다. 사람은 1미터 정도의 정확도가 필요하고, 이것의 핵심은 시간 동기화다."
즉, 에너지 상태를 변경하는 세슘 원자의 규칙적인 스핀 전이로 시간을 측정하는 칩 크기의 원자 시계 와 같은 더 나은 시계가 필요합니다 . 그러한 시계는 현재 너무 비싸고 그렇게 유지되지 않을 수도 있습니다.
한편, 팀은 나머지 장비의 크기를 손에 쥘 수 있는 크기로 축소하기를 희망합니다. "이러한 새로운 결과를 통해" 그들은 논문에서 "추가 개선을 통해 MuWNS가 자율 모바일 로봇 탐색, 위치 지정 및 기타 지하 및 수중 실용적인 응용 프로그램을 개선하는 데 적용될 수 있다는 것이 분명합니다."라고 밝혔습니다. 이 연구는 iScience 에 게재되었습니다 .
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메모 2306190616 나의 사고실험 oms 스토리텔링
휴대폰이 발달된 시대에 길안내 맟 탐색의 내비게이션은 요즘에 매우 필요한 사항이다.
뮤온입자는 지하에 있는 개인의 위치를 계산할 수 있게 해 주었는데, 이 위치는 위성 글로벌 포지셔닝 시스템이 작동하지 않는 위치이다. 이것은 지하, 수중 및 고위도에서 GPS가 작동하지 않는 모든 장소에서 효과적인 내비게이션을 향한 큰 발걸음이다. 설계자에 따르면 수색 및 구조 작업 수행, 수중 모니터링, 라디오 조용한 지역 추적 및 채광과 같은 목적으로 사용될 수 있다.
"우주선 뮤온은 지구 전체에 균등하게 떨어지며 어떤 물질을 통과하든 상관없이 항상 같은 속도로 이동하여 수 킬로미터의 암석을 관통합니다."라고 일본 도쿄 대학의 물리학자 Hiroyuki Tanaka는 말한다.
이제 뮤온을 사용하여 지하, 실내 및 수중에서 작동하는 muPS(muometric positioning system)라고 하는 새로운 종류의 GPS를 개발했다.
이런 방식의 네비게이션은 oms 개념이다. 시공간에 모든 곳에 가시적 좌표로 길안내를 해주기는 것은 샘플링 oss.base의 최적화 roading이다. 허허.
memo 2306190616 my thought experiment oms storytelling
In the era of advanced cell phones, navigation for directions and search is very necessary these days.
The muon particle allowed it to calculate an individual's location underground, a location where satellite global positioning systems do not operate. This is a huge step towards effective navigation underground, underwater and at high latitudes and everywhere where GPS does not work. According to its designers, it could be used for purposes such as performing search and rescue operations, underwater monitoring, tracking radio quiet areas and mining.
"Cosmic muons fall evenly across the planet and no matter what material they pass through, they always travel at the same speed, penetrating several kilometers of rock," says Hiroyuki Tanaka, a physicist at the University of Tokyo in Japan.
Now, using the muon, they have developed a new kind of GPS called a muometric positioning system (muPS) that works underground, indoors and underwater.
Navigation in this way is an oms concept. Giving directions to visible coordinates everywhere in spacetime is an optimization roading of the sampling oss.base. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bdecc
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sampleb. qoms (standard)
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
.Signals From Space: Intriguing Correlation Between Earthquakes and Cosmic Radiation Discovered
우주로부터의 지진 신호: 지진과 우주 방사선 사이의 흥미로운 상관관계 발견
주제:대기과학지진지구 물리학폴란드 과학 아카데미지진학우주 기상 HENRYK NIEWODNICZANSKI 핵 물리학 연구소 폴란드 과학 아카데미 작성 2023 년 6월 18일 임박한 지진은 우주에서 감지 될 수 있습니다 우주에서는 임박한 지진을 볼 수 있습니다. 위의 사진 콜라주에서와 같이 말 그대로는 아니지만 여전히 명확하게 – 우리 행성 표면의 천문대에서 기록된 우주선 강도의 변화입니다. 크레딧: IFJ PAN/NASA/JSC
과학자들은 우주 방사선의 변화와 지진 활동 사이의 강력한 통계적 연관성을 발견하여 지진 예측에 잠재적으로 도움이 될 수 있습니다. 그러나 특정 위치를 예측하는 능력은 여전히 불분명하며, 이 발견은 암흑 물질 흐름과 같은 현상의 잠재적 영향에 대한 흥미로운 질문으로 이어졌습니다. 전지구적 지진 활동과 지구 표면에 기록된 우주 방사선 강도의 변화 사이에는 명확한 통계적 상관관계가 있어 잠재적으로 지진을 예측하는 데 도움이 됩니다.
놀랍게도 명확한 물리적 해석을 벗어나는 주기성을 나타냅니다. 강한 지진은 일반적으로 많은 인명 피해와 막대한 물질적 손실을 초래합니다. 그러한 대격변의 시간과 장소를 예측할 수 있는 능력이 있다면 비극의 규모는 크게 줄어들 수 있습니다. 크라쿠프에 있는 폴란드 과학 아카데미(IFJ PAN)의 핵물리학 연구소가 2016년에 시작한 CREDO 프로젝트는 우주 방사선의 변화를 관찰함으로써 지진이 잠재적으로 예측될 수 있다는 이전에 알려진 가설을 검증하려고 시도합니다.
통계 분석에 따르면 두 현상 사이에는 실제로 상관 관계가 존재하지만 아무도 예상하지 못한 특성이 나타납니다. 국제 CREDO(Cosmic Ray Extremely Distributed Observatory) 프로젝트는 모두에게 개방된 가상 우주선 관측소로서 정교한 과학적 탐지기뿐만 아니라 수많은 소형 탐지기에서 데이터를 수집하고 처리합니다. 그 중 CMOS 센서는 스마트폰이 앞장서고 있습니다(스마트폰을 우주선 탐지기로 전환하려면 무료 CREDO Detector 앱을 설치하기만 하면 됩니다).
CREDO의 주요 임무 중 하나는 지구 표면에 도달하는 2차 우주 방사선 플럭스의 글로벌 변화를 모니터링하는 것입니다. 이 방사선은 소위 Regener-Pfotzer 최대값 내에서 지구의 성층권에서 가장 강렬하게 생성되며, 여기서 1차 우주 방사선 입자가 대기의 가스 분자와 충돌하고 2차 입자의 캐스케이드를 시작합니다. “언뜻 보기에는 주로 태양과 심우주에서 우리에게 도달하는 주된 형태인 지진과 우주 방사선 사이에 연관성이 있다는 생각이 이상하게 보일 수 있습니다. 그러나 그것의 물리적 기반은 완전히 합리적입니다.
여기서 주요 아이디어는 지구의 액체 코어에 있는 맴돌이 전류가 지구 자기장 생성을 담당한다는 관찰입니다. 이 필드는 1차 우주 방사선의 하전 입자 경로를 편향시킵니다. 따라서 큰 지진이 지구의 다이너모를 구동하는 물질 흐름의 교란과 관련되어 있다면 이러한 교란은 자기장을 변경하고 역학에 따라 달라지는 방식으로 1차 우주 방사선 입자의 경로에 영향을 미칠 것입니다.
우리 행성 내부의 교란에 대해. 결과적으로 지상 기반 감지기는 감지된 2차 우주선 입자의 수에 약간의 변화가 있음을 확인해야 합니다. CREDO 물리학자들은 Neutron Monitor Database 프로젝트(지난 반세기 동안 수집)와 Pierre Auger Observatory(2005년부터 수집)의 두 스테이션에서 우주선 강도 데이터를 분석했습니다. 관측소의 선택은 적도 양쪽에 위치하고 있으며 서로 다른 탐지 기술을 사용한다는 사실에 의해 결정되었습니다.
분석에는 Solar Influences Data Analysis Centre에서 관리하는 데이터베이스에 설명된 대로 태양 활동의 변화가 포함되었습니다. 지구의 지진 활동에 대한 주요 정보는 미국 지질 조사 프로그램에서 가져온 것입니다. 분석은 여러 통계 기법을 사용하여 수행되었습니다. 각각의 경우, 연구 기간 동안 2차 우주 방사선 강도의 변화와 규모 4 이상의 모든 지진의 총 규모 사이에 명확한 상관관계가 나타났습니다.
중요한 것은 이 상관관계는 우주선 데이터가 지진 데이터를 기준으로 15일 앞으로 이동합니다. 다가오는 지진을 미리 감지할 수 있는 가능성을 시사하는 좋은 소식입니다. 불행하게도 대격변의 위치를 정확히 찾아내는 것이 가능한지 여부는 분석에서 명확하지 않습니다. 우주선 강도의 변화와 지진 사이의 상관 관계는 특정 위치 분석에서 명확하지 않습니다. 지진 활동이 전지구적 규모로 고려될 때만 나타납니다.
이 사실은 우주선 강도의 변화에서 우리 행성이 전체적으로 영향을 받는 현상을 볼 수 있음을 의미할 수 있습니다. “과학계에서는 확증 데이터의 통계적 신뢰 수준이 5시그마(표준편차)에 도달했을 때 발견이 이루어졌다고 할 수 있습니다. 관찰된 상관관계에 대해 우리는 6시그마 이상을 얻었는데, 이는 상관관계가 우연히 발생할 가능성이 10억분의 1 미만임을 의미합니다. 따라서 우리는 진정으로 존재하는 현상을 발견했다고 주장할 수 있는 매우 좋은 통계적 근거를 가지고 있습니다.
유일한 질문은 정말 우리가 기대했던 것이 맞습니까?” Homola 박사는 궁금해합니다. 사실, 관측된 현상의 전지구적 특성과 우주 방사선에서 명백한 지진 활동의 15일 전진만이 발견과 관련된 유일한 흥미로운 퍼즐이 아님이 밝혀졌습니다. 주요 놀라움은 아무도 예상하지 못한 현상인 상관관계의 대규모 주기성입니다. 분석에 따르면 최대 상관관계는 태양 활동 주기와 유사한 기간인 10-11년마다 발생합니다. 그러나 그것은 우리 스타의 최대 활동과 전혀 일치하지 않습니다! 게다가, 우주 광선과 지진 데이터 모두에 알려지지 않은 자연의 다른 일반적인 주기성이 있습니다.
예를 들면 지진 활동의 주기적인 변화와 지구의 항성일(24시간 - ~236초)에 해당하는 주기에 걸친 2차 우주 방사선의 강도가 포함됩니다. 그렇다면 우주-지진 상관관계는 태양계 외부에서 우리에게 도달하여 복사와 지진 효과를 동시에 생성할 수 있는 어떤 요인에 의해 야기될 수 있습니까? 겉보기 상관관계를 질적으로 설명할 수 있는 기존의 물리적 현상은 무엇입니까? 관찰된 주기성에 대한 고전적 설명의 부족은 덜 전통적인 현상의 가능한 역할에 대한 고려를 유발합니다.
그 중 하나는 태양과 우리 행성계의 다른 거대한 물체에 의해 변조된 암흑 물질 흐름을 통해 지구가 통과하는 것일 수 있습니다. 큰 자기장을 가진 지구는 인간이 만든 탐지기보다 몇 배 더 큰 매우 민감한 입자 탐지기입니다. 따라서 기존 측정 장비로는 보이지 않는 현상에 대응할 수 있는 가능성을 허용하는 것이 타당하다. "관측된 주기성의 출처에 관계없이, 연구의 이 단계에서 가장 중요한 것은 우리가 지구 표면에 기록된 우주 방사선과 지진 사이의 연관성을 입증했다는 것입니다.
우리의 관찰은 완전히 새롭고 흥미로운 연구 기회를 가리키고 있습니다.”라고 Homola 박사는 결론을 내립니다.
참조: P. Homola, V. Marchenko, A. Napolitano, R. Damian, R. Guzik, D. Alvarez-Castillo, S. Stuglik, O. Ruimi, O. Skorenok, J. Zamora-Saa, JM Vaquero, T. Wibig, M. Knap, K. Dziadkowiec, M. Karpiel, O. Sushchov, JW Mietelski, K. Gorzkiewicz, N. Zabari, K. Almeida Cheminant, B. Idźkowski, T. Bulik, G. Bhatta, N. Budnev, R. Kamiński, MV Medvedev, K. Kozak, O. Bar, Ł. Bibrzycki, M. Bielewicz, M. Frontczak, P. Kovács, B. Łozowski, J. Miszczyk, M. Niedźwiecki, L. del Peral, M. Piekarczyk, MD Rodriguez Frias, K. Rzecki, K. Smelcerz, T. Sośnicki, J. Stasielak 및 AA Tursunov, 4월 13일 2023, 대기 및 태양-지상 물리학 저널 . DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106068
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