.Solved the ‘109-year difficult problem in physics’… Identifying the process by which changes in the micro world are transmitted to the macro world
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'물리학 109년 난제' 풀었다…미시세계 변화, 거시세계에 전달되는 과정 규명
2024.07.24 11:45 가 가 자성 물질 내에서 미시세계의 입자 스핀 변화가 거시세계의 물질 회전 현상으로 이어지는 과정. GIST 제공
자성 물질 내에서 미시세계의 입자 스핀 변화가 거시세계의 물질 회전 현상으로 이어지는 과정. GIST 제공
-회전하는 물체에서 물리량인 각운동량이 일정하게 유지되는 '각운동량 보존 법칙'은 물리현상의 근본적인 원리 중 하나지만 그동안 양자역학을 따르는 미시세계에서 우리가 보고 느끼는 거시세계로 각운동량이 어떻게 보존되어 전달되는지는 정확히 밝혀지지 않았다.
국내 연구팀이 미시세계 입자의 변화가 거시세계 물체의 변화로 이어지는 과정을 직접 관찰하는 데 세계 최초로 성공했다. 광주과학기술원(GIST)은 이종석 물리·광과학과 교수팀이 인공 구조물을 만들어 미시세계의 변화가 거시세계의 움직임에 영향을 주는 과정을 직접 관측하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 연구결과는 12일 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 공개됐다.
각운동량 보존 법칙은 에너지 보존 법칙, 운동량 보존 법칙과 함께 물리현상을 설명하는 가장 근본적인 세 가지 법칙 중 하나다. 피겨스케이팅 선수가 회전할 때 팔을 안쪽으로 모으면 회전 중심으로 몸이 가까워지며 회전 속도가 빨라지는 현상을 설명하는 원리다. 각운동량 보존 법칙은 우리가 일상에서 느끼는 거시세계뿐 아니라 양자역학으로 설명하는 작은 규모의 미시세계에도 적용된다. 1915년 물리학자 앨버트 아인슈타인과 반더르 요하네스 더 하스는 미시세계에서 거시세계로 각운동량이 보존되며 전달된다는 사실을 실험적으로 확인했다.
스핀은 미시세계에서 입자의 고유한 각운동량을 의미하며 방향성을 띤다. 자성을 띤 물질 내에 무작위 방향으로 있던 스핀 방향이 정렬되면 스핀의 각운동량을 보존하기 위해 거시세계의 자성 물체가 회전하는 현상이 '아인슈타인-더 하스 효과'다. 측정 기술의 한계로 아인슈타인-더 하스 효과가 발생하는 정확한 원리는 100년 넘게 밝혀지지 않았다. 2022년 독일 콘스탄츠대 연구팀이 고체에서 스핀이 고체가 이룬 격자의 집단적인 움직임을 입자처럼 표현한 '포논(phonon)'에 각운동량을 전달한다는 사실을 밝혀냈다.
이때 각운동량을 전달받은 포논인 '카이랄 포논'이 미시세계와 거시세계를 이어주는 각운동량 전달 매개체로 여겨졌다. 하지만 카이랄 포논이 생성되는 시간은 수 피코초(ps), 아인슈타인-더 하스 효과가 발생하는 시간은 수 밀리초(ms)다. 피코초는 1조분의 1초, 밀리초는 1000분의 1초로 두 현상 사이에 시간적 차이가 매우 커 그사이에 어떤 일이 일어나는지는 알 수 없었다. 연구팀은 먼저 자성 물질 루테륨산 스트론튬(SrRuO3)과 비자성 물질 타이타늄산 스트론튬(SrTiO3)을 결합한 격자 형태의 구조물을 만들었다. 자성 물질인 SrRuO3에 높은 에너지를 가진 빛을 조사하자 스핀이 정렬되며 물질의 자성이 바뀌고 열에너지를 가진 카이랄 열포논이 생성됐다.
카이랄 열포논은 비자성 물질인 SrTiO3으로 전달돼 거시세계 물체가 회전할 수 있도록 하는 자기적인 변화를 일으켰다. 연구팀은 물질의 자성 특성을 펨토초(fs, 1000조분의 1초) 단위로 추적할 수 있는 초강력 레이저를 활용해 전체 과정을 실시간으로 관측하는 데 성공했다. 고체 입자의 스핀 변화로 생긴 각운동량 변화가 카이랄 열포논을 통해 인접한 물질로 전달되며 물체의 회전이 발생하기 전까지 일어나는 과정을 실험적으로 확인한 것이다. 이종석 교수는 "포논이 자기 수송에 직접 기여할 수 있음을 입증하는 결과"라며 "스핀 공학과 포논 공학의 접점이 존재한다는 가능성을 보여준다"고 말했다. 이어 "자기 및 열 기능성이 결합한 다기능성 나노 소자 개발에 대한 중요한 디딤돌을 제시했다"고 평가했다.
참고 자료 doi.org/10.1038/s41565-024-01719-w
https://m.dongascience.com/news.php?idx=66648
mssoms 메모 240725_0203,1715
'물리학 109년 난제' 풀었다…미시세계 변화, 거시세계에 전달되는 과정 규명
한국인 과학자들이 물리학계에서 109년 준입자 포논의 난제를 풀었다. 이는 미시세계 작은 변화가 거시세계에 열이나 자기가 전달되는 과정을 규명한 것이다. 이에 대한 나의 sms.vix.ain.smolas 키랄 대칭성 이론으로 설명이 가능함을 노트장에 연필로 메모링 확인했다.
포논의 각운동량 보존 법칙은 미분방정식의 보존이다. 결맞는 msbase 의 매개함수 A집합이다. 이 A집합이 수면 아래서 사라진 것 처럼 보인다해도 결코 사라지지 않았을 때, 이들이 또다른 집합에 의해 충돌하거나 흡수되거나 감소하거나 감춰진다면 그 흔적은 무엇일까?
zerosum으로 표현될 수도 있다. 그것은 여전히 msbase에 머물고
qpeoms.susqer.smolas.zz'bar.xy.spin이 10^-44초, 프랑크 시간으로 움직인다. 뭍론 qvix.tsp.phonon이 긴시간으로 sms.vix.ain 키랄 대칭의 음파.중력파.잡음으로 움직이기도 한다. 허허.
Source 1.
The 'Law of Conservation of Angular Momentum', in which the angular momentum, a physical quantity, remains constant in a rotating object, is one of the fundamental principles of physical phenomena, but it is unclear exactly how angular momentum is preserved and transferred from the microscopic world that follows quantum mechanics to the macroscopic world that we see and feel. Not revealed. A domestic research team has succeeded for the first time in the world in directly observing the process in which changes in microscopic particles lead to changes in macroscopic objects.
Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) announced on the 24th that Professor Lee Jong-seok's team from the Department of Physics and Optical Science succeeded in directly observing the process by which changes in the microscopic world affect the movement of the macroscopic world by creating an artificial structure. The research results were published in the international academic journal ‘Nature Nanotechnology’ on the 12th.
The law of conservation of angular momentum is one of the three most fundamental laws that explain physical phenomena, along with the law of conservation of energy and the law of conservation of momentum. This principle explains the phenomenon that when a figure skater turns with her arms inward, her body gets closer to the center of rotation and the rotation speed increases. The law of conservation of angular momentum applies not only to the macroscopic world we experience in everyday life, but also to the small-scale microscopic world explained by quantum mechanics.
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mssoms memo 240725_0203,1715
Solved the ‘109-year difficult problem in physics’… Identifying the process by which changes in the micro world are transmitted to the macro world
Korean scientists have solved the 109-year-old quasiparticle phonon puzzle in physics. This is to identify the process by which small changes in the microscopic world transfer heat or magnetism to the macroscopic world. I checked with a pencil in my notebook that this could be explained by my sms.vix.ain.smolas chiral symmetry theory.
The law of conservation of angular momentum of phonons is conservation of differential equations. It is a set of parameter functions A of coherent msbase. Even if this set A seems to have disappeared under the surface, if it never disappears, and if it collides, is absorbed, reduced, or hidden by another set, what will be the trace?
It can also be expressed as zerosum. It still stays in msbase
qpeoms.susqer.smolas.zz'bar.xy.spin moves 10^-44 seconds, Frankish time. In fact, qvix.tsp.phonon moves as sms.vix.ain chiral symmetric sound wave, gravitational wave, and noise for a long time. haha.
Example 1.
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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