.Scientists discover the highest-energy light coming from the sun
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.Scientists discover the highest-energy light coming from the sun
과학자들은 태양에서 오는 가장 높은 에너지 빛을 발견
Matt Davenport, 미시간 주립 대학 합성 이미지는 태양의 고에너지 감마선에 의해 생성된 경로가 빨간색 선으로 표시되는 입자를 관찰하는 멕시코의 High-Altitude Water Cherenkov Observatory의 사진을 보여줍니다. 미시간 주립 대학 연구원들은 이러한 입자와 감마선을 관찰한 팀의 일원이었습니다. 크레딧: Mehr Un Nisa AUGUST 3, 2023
때로는 비밀을 숨기기에 가장 좋은 장소는 대낮입니다. 태양에게 물어보세요. "태양은 우리가 알고 있는 것보다 더 놀랍습니다."라고 미시간 주립 대학의 박사후 연구원인 Mehr Un Nisa는 말했습니다. "우리는 이 별을 알아냈다고 생각했지만 그렇지 않았습니다." 곧 MSU의 교수진에 합류하게 될 Nisa 는 태양에서 관찰된 가장 높은 에너지 빛의 발견을 자세히 설명하는 Physical Review Letters 저널의 새 논문의 교신저자입니다 .
발견의 배후에 있는 국제 팀은 또한 감마선 으로 알려진 이러한 유형의 빛이 놀랍도록 밝다는 사실을 발견했습니다. 즉, 과학자들이 이전에 예상했던 것보다 더 많은 것이 있습니다. HAWC처럼 시청하기 고에너지 빛이 지구 표면에 도달하지는 않지만 이 감마선은 Nisa와 HAWC(High-Altitude Water Cherenkov Observatory)와 함께 작업하는 그녀의 동료가 감지한 숨길 수 없는 신호를 생성합니다.
HAWC는 이야기의 중요한 부분입니다. 다른 천문대와 달리 24시간 운영된다. "우리는 이제 몇 년 전에는 불가능했던 관측 기술을 가지고 있습니다."라고 자연 과학 대학의 물리학 및 천문학과에서 일하는 Nisa는 말했습니다. "이 특정 에너지 체제에서 다른 지상 망원경은 밤에만 작동하기 때문에 태양을 볼 수 없습니다."라고 그녀는 말했습니다. "저희 회사는 연중무휴로 운영됩니다." 기존 망원경과 다르게 작동하는 것 외에도 HAWC는 일반적인 망원경과 많이 다르게 보입니다.
유리 렌즈가 장착된 튜브 대신 HAWC는 각각 약 200톤의 물로 채워진 300개의 대형 물 탱크 네트워크를 사용합니다. 이 네트워크는 해발 13,000피트가 넘는 멕시코의 두 휴화산 봉우리 사이에 자리잡고 있습니다. 이 유리한 지점에서 대기 중 공기를 강타하는 감마선의 여파를 관찰할 수 있습니다. 이러한 충돌은 육안으로는 감지할 수 없는 입자 폭발과 유사한 에어 샤워를 생성합니다.
-원래 감마선의 에너지가 해방되어 에너지가 낮은 입자와 빛으로 구성된 새로운 조각 사이에 재분배됩니다. HAWC가 "볼" 수 있는 것은 이러한 입자와 아래로 내려가면서 생성되는 새로운 입자입니다. 샤워 입자가 HAWC 탱크의 물과 상호 작용하면 천문대의 장비로 감지할 수 있는 Cherenkov 방사선으로 알려진 것을 생성합니다. Nisa와 그녀의 동료들은 2015년에 데이터를 수집하기 시작했습니다. 2021년에 팀은 충분한 조사를 통해 태양의 감마선 조사를 시작할 수 있는 충분한 데이터를 축적했습니다.
-Nisa는 "6년간의 데이터를 살펴본 후 이 과도한 감마선이 튀어나왔습니다."라고 말했습니다. "우리가 그것을 처음 보았을 때, 우리는 '확실히 이것을 엉망으로 만들었습니다. 태양이 이 에너지로 이렇게 밝을 수는 없습니다.'라고 생각했습니다."
미시간 주립 대학의 연구원을 포함하는 High-Altitude Water Cherenkov Observatory Collaboration에서 과도한 태양 감마선의 모습. 크레딧: HAWC 협업
역사 만들기 태양은 다양한 범위의 에너지에 걸쳐 많은 빛을 발산하지만 일부 에너지는 다른 에너지보다 더 풍부합니다. 예를 들어, 태양은 핵반응을 통해 엄청난 양의 가시광선, 즉 우리가 보는 빛을 제공합니다.
이러한 형태의 빛은 약 1 전자볼트 의 에너지를 전달하며 , 이는 물리학에서 편리한 측정 단위입니다. Nisa와 그녀의 동료들이 관찰한 감마선은 약 1조 전자 볼트 또는 1테라 전자 볼트(1 TeV로 축약됨)를 가졌습니다. 이 에너지 수준은 놀라울 뿐 아니라 그들이 그것을 너무 많이 보고 있다는 사실도 놀랍습니다.
1990년대에 과학자들은 고에너지 우주선 (블랙홀이나 초신성과 같은 우주 발전소에 의해 가속된 입자)이 태양의 양성자와 충돌할 때 태양이 감마선을 생성할 수 있다고 예측했습니다. 그러나 우주선과 태양에 대해 알려진 사실을 바탕으로 연구원들은 이러한 감마선이 지구에 도달하는 것을 보는 것이 드물다는 가설을 세웠습니다. 하지만 그 당시에는 이러한 고 에너지 감마선 을 감지할 수 있는 장비가 없었고 앞으로도 없을 것입니다.
10억 전자볼트 이상의 에너지를 가진 감마선은 2011년 NASA의 페르미 감마선 우주 망원경에서 처음으로 관측되었습니다. 다음 몇 년 동안 Fermi 임무는 이 광선이 매우 활동적일 수 있을 뿐만 아니라 과학자들이 원래 예상했던 것보다 약 7배 더 많다는 것을 보여주었습니다. 그리고 더 높은 에너지에서 발견할 수 있는 감마선이 남아 있는 것처럼 보였습니다.
망원경이 우주로 발사될 때 탐지기의 크기와 성능에는 한계가 있습니다. 페르미 망원경의 태양 감마선 측정은 최대 약 2000억 전자볼트에 달했습니다. 오하이오 주립 대학의 교수인 John Beacom과 Annika Peter가 이끄는 이론가들은 HAWC Collaboration이 살펴보도록 권장했습니다. "그들은 우리를 쿡쿡 찌르며 말했습니다. "우리는 컷오프를 보고 있지 않습니다. 뭔가를 볼 수 있을지도 몰라." 니사가 말했다.
HAWC Collaboration에는 북미, 유럽 및 아시아 전역의 30개 이상의 기관이 포함되며, 그 중 상당 부분이 새 논문의 약 100명의 저자로 대표됩니다. 여기에는 미시간 주립 대학교 대학원생 Daniel Salazar-Gallegos, 명예 교수 James Linnemann, 물리학 및 천문학 교수이자 MSU 대학원 부학장인 Kirsten Tollefson이 포함됩니다. 이제 팀은 처음으로 태양 광선의 에너지가 TeV 범위까지 확장되어 거의 최대 10 TeV까지 확장된다는 것을 보여주었다고 Nisa는 말했습니다. 현재 발견은 답변보다 더 많은 질문을 생성합니다.
태양 과학자들은 이제 이 감마선이 정확히 어떻게 그렇게 높은 에너지를 달성하고 이 현상에서 태양의 자기장이 어떤 역할을 하는지에 대해 머리를 긁적일 것이라고 Nisa 는 말했습니다. 그러나 우주에 관해서는 그것이 흥분의 일부입니다. 그것은 우리가 우리의 가장 가깝고 소중한 별을 이해하는 방식에 있어서 뭔가 잘못되었거나, 빠졌거나, 아니면 둘 다일 수 있음을 알려줍니다.
"이것은 HAWC가 가장 높은 에너지에서 우리 은하에 대한 지식을 추가하고 있으며 우리 자신의 태양에 대한 질문을 열어주고 있음을 보여줍니다."라고 Nisa는 말했습니다. "그것은 우리가 다른 관점에서 사물을 보게 만들고 있습니다. 말 그대로."
추가 정보: A. Albert et al, Discovery of Gamma Rays from the Quiescent Sun with HAWC, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.051201 저널 정보: Physical Review Letters 미시간주립대학교 제공
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메모 230808_1426,1720 나의 사고실험 oms 스토리텔링
우주의 빛은 다양하게 연쇄적 qoms.qoss(oss2)이 바닥이 unit이 될때 까지 좌충우돌 원거리 smola_dstr 얽힘 상호작용하여 반응한다. 소립자들이 힉스를 만날때 까지 무수히 쪼개질 수 있음이여. 허허.
고에너지 우주선 (블랙홀이나 초신성과 같은 우주 발전소에 의해 가속된 입자)이 태양의 양성자와 충돌할 때 태양이 감마선을 생성할 수 있다고 예측했다. 태양의 과도한 감마선은 최대 약 2000억 전자볼이다. 이는 태양이 외계에서 온 감마선 빛을 더 확장 상호반응한 결과이다. qossmax.n^2_base 때문이다. 허허.
- The energy of the original gamma rays is liberated and redistributed between the lower energy particles and the new fragments of light. What HAWC can "see" are these particles and new particles that are created as they move down. When the shower particles interact with the water in the HAWC tank, they create what is known as Cherenkov radiation, which can be detected by the observatory's instruments. Nisa and her colleagues started collecting the data in 2015. In 2021, the team has amassed enough data to start gamma-raying the sun with enough probes.
-Nisa said, "After looking at six years of data, this excess gamma ray popped up." "The first time we saw it, we thought, 'You sure messed this up. The sun can't be this bright with this energy.'"
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Memo 230808_1426,1720 My thought experiment oms storytelling
The cosmic light responds by variously concatenating qoms.qoss (oss2) interacting with each other until the floor becomes a unit, smola_dstr entanglement. Elementary particles can be divided innumerable times until they meet the Higgs. haha.
He predicted that the sun could produce gamma rays when high-energy cosmic rays (particles accelerated by cosmic power plants such as black holes or supernovae) collide with protons in the sun. The sun's excess gamma rays are up to about 200 billion electron balls. This is the result of the sun's extended interaction with gamma-ray light from outer space. Because of qossmax.n^2_base. 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
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
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.Inspired by Einstein and De Haas: Scientists Discover Unusual Ultrafast Motion in Layered Magnetic Materials
아인슈타인과 데 하스로부터 영감을 받다: 과학자들은 다층 자성 재료에서 특이한 초고속 운동을 발견합니다
주제:아르곤 국립 연구소암사슴강자성 재료강자성나노기술 By 아르곤 국립 연구소 2023년 8월 7일 원자 카펫 스크램블 스핀 스크램블드 스핀으로 움직이는 원자 카펫. 층상 철 인 삼황화물에서 원자 층의 전단은 광 펄스에 노출될 때 전자 스핀의 스크램블링에 의해 발생합니다. 왼쪽에 주문된 스핀; 스크램블 오른쪽에 회전합니다. 출처: 아르곤 국립 연구소의 이미지
최첨단 초고속 이미징 기술은 적층 재료의 자기 상태 변화와 관련된 초고속 기계적 움직임을 보여주었습니다. 이 흥미로운 자기 효과는 초정밀 및 빠른 동작 제어가 필요한 나노 장치에 응용할 수 있습니다. 일반적인 금속 종이 클립은 자석에 붙습니다. 과학자들은 이러한 철 함유 물질을 강자성체로 분류합니다. 약 100년 전에 물리학자 Albert Einstein과 Wander de Haas는 강자석을 사용한 놀라운 효과를 보고했습니다. 철제 원통을 와이어에 매달아 자기장에 노출시키면 자기장의 방향이 바뀌면 회전하기 시작한다는 사실을 발견했습니다.
-"아인슈타인과 드하스의 실험은 거의 마술 쇼와 같습니다. "원통을 건드리지 않고 회전시킬 수 있습니다." "이 실험에서는 미시적 특성인 전자 스핀을 이용하여 거시적 물체인 실린더에서 기계적 반응을 이끌어냅니다." — 버클리 캘리포니아 대학교 밀러 연구 연구원 Alfred Zong 과학 저널 Nature 에서 Argonne과 다른 미국 국립 연구소 및 대학의 연구원 팀은 이제 "반"강자성체에서 유사하지만 다른 효과를 보고합니다.
이것은 초정밀 및 초고속 모션 제어가 필요한 장치에서 중요한 응용 프로그램이 될 수 있습니다. 한 가지 예는 최소 침습적 진단 및 수술을 위한 나노로봇에서 사용하는 것과 같은 생의학 응용 분야를 위한 고속 나노모터입니다. 전자 스핀과 그 역할 강자성체와 반강자성체의 차이점은 전자 스핀이라는 특성과 관련이 있습니다. 이 회전에는 방향이 있습니다. 과학자들은 위나 아래 또는 그 사이의 모든 방향을 가리킬 수 있는 화살표로 방향을 나타냅니다.
위에서 언급한 자화 강자성체에서 철 원자의 모든 전자와 관련된 화살표는 같은 방향, 예를 들어 위쪽을 가리킬 수 있습니다. 자기장의 역전은 전자 스핀의 방향을 역전시킨다. 따라서 모든 화살표는 아래를 향하고 있습니다. 이 반전은 실린더의 회전으로 이어집니다. "이 실험에서 미시적 특성인 전자 스핀은 거시적 물체인 실린더에서 기계적 반응을 이끌어내기 위해 이용되었습니다. 반강자성체 실험 반강자성체에서는 예를 들어 전자 스핀이 모두 위를 가리키는 대신 인접한 전자 사이에서 위에서 아래로 번갈아 나타납니다.
이러한 반대 스핀은 서로 상쇄되므로 반강자성체는 강자성체처럼 자기장의 변화에 반응하지 않습니다. "우리가 스스로에게 물은 질문은 전자 스핀이 아인슈타인 드 하스 실험의 실린더 회전과 다르지만 정신적으로 유사한 반강자성체에서 반응을 이끌어낼 수 있는가 하는 것입니다." 웬이 말했다. 이 질문에 답하기 위해 연구팀은 반강자성체인 삼황화인철(FePS 3 ) 샘플을 준비했습니다 . 샘플은 여러 층의 FePS 3 로 구성되었으며 , 각 층은 원자 몇 개 두께에 불과했습니다. 워싱턴 대학 의 물리학 및 재료 과학 교수 Xiaodong Xu는 “전통적인 자석과 달리 FePS 3는 층간 상호 작용이 극히 약한 층상 구조로 형성되기 때문에 특별하다 .
-실험 결과 "우리는 이 적층 재료에 초고속 레이저 펄스를 발사하고 광학, X선 및 전자 펄스를 사용하여 재료 특성의 결과적인 변화를 측정하는 일련의 확증 실험을 설계했습니다."라고 Wen은 덧붙였습니다. 연구팀은 펄스가 전자 스핀의 정렬된 방향을 뒤섞음으로써 재료의 자기 특성을 변화시킨다는 것을 발견했습니다. 전자 스핀에 대한 화살표는 더 이상 규칙적인 방식으로 위아래로 번갈아 가며 움직이지 않고 무질서합니다.
“전자 스핀의 이러한 스크램블링은 전체 샘플에 걸쳐 기계적인 반응으로 이어집니다. 층 사이의 상호 작용이 약하기 때문에 샘플의 한 층 이 인접한 층에 대해 앞뒤로 미끄러질 수 있습니다 . 이 동작은 진동당 10~100피코초라는 놀라운 속도로 매우 빠릅니다. 1피코초는 1조분의 1초에 불과합니다. 이것은 너무 빨라서 1피코초에 빛이 1/3밀리미터만 이동합니다.
원자 규모의 공간 분해능과 피코초 단위로 측정되는 시간 분해능으로 시료를 측정하려면 세계적 수준의 과학 시설이 필요합니다. 이를 위해 팀은 원자 구조 분석을 위해 전자 및 X선 빔을 사용하는 최첨단 초고속 프로브에 의존했습니다. 워싱턴 대학 의 광학 측정에 동기를 부여받은 초기 연구에서는 SLAC 국립 가속기 연구소의 메가 전자볼트 초고속 전자 회절 시설을 사용했습니다. 추가 연구는 MIT 의 초고속 전자 회절 설정에서 수행되었습니다 .
이러한 결과는 CNM(Center for Nanoscale Materials)의 초고속 전자 현미경 시설과 APS(Advanced Photon Source )의 11-BM 및 7-ID 빔라인 작업으로 보완되었습니다. CNM과 APS는 모두 Argonne National Laboratory의 DOE Office of Science 사용자 시설입니다. 발견의 의미 층을 이룬 반강자성체의 전자 스핀도 피코초보다 더 긴 시간에 영향을 미칩니다. APS와 CNM 시설을 사용한 초기 연구 에서 연구팀은 층의 변동 운동이 전자 스핀에 대한 무질서에서 질서 있는 행동으로의 전환 근처에서 극적으로 느려지는 것을 관찰했습니다.
"우리의 현재 연구에서 중추적인 발견은 이 반강자성체의 층상 구조에 특별한 전자 스핀과 원자 운동 사이의 연결을 찾는 것입니다."라고 Zong은 말했습니다. "그리고 이 링크는 매우 짧은 시간과 작은 길이 스케일에서 나타나기 때문에 자기장을 변경하거나 작은 변형을 적용하여 이 동작을 제어하는 능력이 나노스케일 장치에 중요한 영향을 미칠 것이라고 생각합니다 .
" 참조: Alfred Zong, Qi Zhang, Faran Zhou, Yifan Su, Kyle Hwangbo, Xiaozhe Shen, Qianni Jiang, Haihua Liu, Thomas E. Gage, Donald A. Walko의 "반 데르 발스 반강자성체의 스핀 매개 전단 발진기" Michael E. Kozina, Duan Luo, Alexander H. Reid, Jie Yang, Suji Park, Saul H. Lapidus, Jiun-Haw Chu, Ilke Arslan, Xijie Wang, Di Xiao, Xiaodong Xu, Nuh Gedik 및 Haidan Wen, 2023년 8월 2일 , 자연 DOI : 10.1038/s41586-023-06279-y
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