.Super Photons Unveiled: Sculpting Light Into Unbreakable Communication Networks
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.Super Photons Unveiled: Sculpting Light Into Unbreakable Communication Networks
슈퍼 광자 공개: 깨지지 않는 통신망으로 빛 조각하기
본 대학교 에서 제공2024년 10월 1일, 물리학 슈퍼 광자 컨셉 아트 수천 개의 빛 입자가 특정 조건 하에서 일종의 "슈퍼 광자"로 합쳐질 수 있습니다. 본 대학의 연구자들은 이제 "작은 나노 몰드"를 사용하여 소위 보스-아인슈타인 응축의 설계에 영향을 미칠 수 있었습니다. 이를 통해 그들은 빛점을 4개의 빛점이 2차 형태로 배열된 단순한 격자 구조로 형성할 수 있습니다. 이러한 구조는 미래에 여러 참가자 간의 정보 교환을 도청 방지하는 데 사용될 수 있습니다. 출처: SciTechDaily.com
본 대학의 물리학자들은 보스-아인슈타인 빛 응축물을 조작하는 방법을 개발했습니다. 이는 용기의 반사 표면을 구조화함으로써 여러 양자 공간에 걸쳐 통합된 상태를 유지할 수 있는 슈퍼 광자를 생성합니다. 이 획기적인 기술은 빛의 양자 얽힘 속성을 활용해 안전한 양자 통신을 구축할 수 있는 새로운 잠재력을 제공하며, 여러 당사자 간의 도청 방지 토론 및 거래를 위한 길을 열었습니다.
보스-아인슈타인 빛의 응축 수많은 가벼운 입자가 매우 낮은 온도로 냉각되고 동시에 컴팩트한 공간에 갇히면 갑자기 서로 구별할 수 없게 되고 단일 슈퍼 광자 처럼 행동합니다 . 물리학자들은 이것을 보스-아인슈타인 응축이라고 부르며 일반적으로 흐릿한 빛점과 비슷합니다. 본 대학교 응용 물리학 연구소(IAP)의 안드레아스 레드만은 "하지만 이제 우리는 응축물에 간단한 격자 구조를 각인하는 데 성공했습니다."라고 말합니다.
IAP의 연구원들은 작은 용기에 염료 용액을 채워서 슈퍼 광자를 생성합니다. 용기의 측벽은 반사적입니다. 염료 분자가 레이저로 여기되면 반사 표면 사이를 앞뒤로 반사하는 광자가 생성됩니다. 이러한 빛 입자는 비교적 따뜻하게 시작합니다. 그러나 반사 표면 사이를 이동하면서 염료 분자와 반복적으로 충돌하고 마침내 응축되어 슈퍼 광자를 형성할 때까지 식습니다.
광자 응축물에 구조 각인 (왼쪽에 과장된 형태로 표시됨; 반사 표면은 위를 향함), 연구자들은 광자 응축물(오른쪽)에 구조를 각인할 수 있었습니다. 출처: IAP / 본 대학교
반사 표면의 구조적 영향 "반사 표면은 일반적으로 완벽하게 매끄럽습니다."라고 Redmann은 설명합니다. "우리는 의도적으로 작은 홈을 추가하기로 했습니다. 비유적으로 말하면 빛이 모일 수 있는 공간을 더 많이 제공합니다." 이렇게 하면 응축수에 구조가 효과적으로 각인됩니다. 마치 닫힌 면이 아래쪽으로 있는 틀을 모래 상자에 누를 때와 비슷합니다. 다시 들어 올리면 모래에 있는 틀의 각인을 여전히 볼 수 있습니다.
"이런 식으로 응축물이 머물기를 선호하는 네 개의 영역을 만드는 데 성공했습니다."라고 레드먼은 말합니다. 마치 물 한 그릇을 2차 형태로 배열된 네 개의 컵에 나누는 것과 같습니다. 그러나 물과 달리 슈퍼 광자는 반드시 네 개의 작은 부분으로 나뉘지 않습니다. 컵이 서로 충분히 가까이 위치하여 빛 입자가 양자 역학적으로 컵 사이를 오갈 수 있다면, 그것은 하나의 응축물로 남습니다.
본 대학교 응용물리학 연구소 슈퍼포톤 연구팀 (왼쪽부터) Niels Wolf, Martin Weitz 교수, Andreas Redmann, Frank Vewinger 박사, Julian Schmitt 박사. 출처: Volker Lannert/Uni Bonn
양자 통신의 잠재력 예를 들어, 이 속성은 소위 양자 얽힘을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 한 컵의 빛이 상태를 바꾸면 다른 컵의 빛에도 영향을 미칩니다. 광자 간의 이 양자 물리적 상관관계는 여러 참가자 간의 정보 교환(예: 토론 또는 비밀 거래)을 도청 방지하는 데 필요한 기본 요구 사항입니다. "반사 표면의 형태를 의도적으로 변경함으로써 이론적으로 20, 30, 또는 그 이상의 격자 사이트로 나뉜 보스-아인슈타인 응축을 생성할 수 있습니다."라고 Redmann은 설명합니다.
"이를 통해 토론에 참여하는 많은 사람들 간의 커뮤니케이션을 도청 방지로 만들 수 있습니다. 저희 연구는 특정 방출 패턴을 특정 응용 분야에서 사용하기 위해 의도적으로 생성할 수 있는 방법을 처음으로 보여주었습니다. 이는 이 방법을 다양한 기술 개발에 매우 흥미롭게 만듭니다."
참고문헌: Andreas Redmann, Christian Kurtscheid, Niels Wolf, Frank Vewinger, Julian Schmitt 및 Martin Weitz의 "4개 사이트 양자 링에서 광자의 Bose-Einstein 응축", 2024년 8월 30일, Physical Review Letters . DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.093602 이 프로젝트는 독일 연구 재단(DFG), 유럽연합(ERC Starting Grant), 독일 항공우주 센터(DLR)의 자금 지원을 받았습니다. 보스-아인슈타인 응축물 광자 양자정보과학 양자 역학 본 대학교
메모 2410020703
소스*1.#2.결합 편집, 보손광자의 결합은 oser 단위이다.
소스*1
https://scitechdaily.com/super-photons-unveiled-sculpting-light-into-unbreakable-communication-networks/
그러나 물과 달리 슈퍼 광자는 반드시 네 개의 작은 부분으로 나뉘지 않는다. 컵이 서로 충분히 가까이 위치하여 빛 입자가 양자 역학적으로 컵 사이를 오갈 수 있다면, 그것은 하나의 응축물로 남는다.
양자 통신의 잠재력 예를 들어, 이 속성은 소위 양자 얽힘을 만드는 데 사용될 수 있다. 한 컵의 빛이 상태를 바꾸면 다른 컵의 빛에도 영향을 미친다. 광자 간의 이 양자 물리적 상관관계는 여러 참가자 간의 정보 교환(예: 토론 또는 비밀 거래)을 도청 방지하는 데 필요한 기본 요구 사항이다. "반사 표면의 형태를 의도적으로 변경함으로써 이론적으로 20, 30, 또는 그 이상의 격자 사이트로 나뉜 보스-아인슈타인 응축을 생성할 수 있다.
이러한 구조는 미래에 여러 사람들 간의 정보 교환을 도청 방지하는 데 사용될 수 있다. 보스-아인슈타인 빛 응축물을 조작하는 방법을 개발했다. 이는 용기의 반사 표면을 구조화함으로써 여러 양자 공간에 걸쳐 통합된 상태를 유지할 수 있는 슈퍼 광자를 생성한다. 이 획기적인 기술은 빛의 양자 얽힘 속성을 활용해 안전한 양자 통신을 구축할 수 있는 새로운 잠재력을 제공하며, 여러 당사자 간의 도청 방지 토론 및 거래를 위한 길을 열었다.
1.
*수천 개의 빛 입자가 특정 조건 하에서 일종의 "슈퍼 광자"로 합쳐질 수 있다. 본 대학의 연구자들은 이제 "작은 나노 몰드"를 사용하여 소위 보스-아인슈타인 응축의 설계에 영향을 미칠 수 있었다. 이를 통해 그들은 빛점을 4개의 빛점이 2차 형태로 배열된 단순한 격자 구조로 형성할 수 있다.
-oser 구조의 광자의 결합일 것이다. 그 나노몰드가 msoss를 형성할 수 있다는 것을 아직 연구진은 상상하지 못한듯 하다. 허허.
#
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2.
#헬륨 핵 의 경우 총 스핀이 0이므로 보손이 된다! 양자 배제와 복합 입자 양자 역학의 결과인 파울리 배타 원리는 두 페르미온이 같은 양자 상태를 차지할 수 없다는 것을 지시한다. 즉, 두 전자와 같은 동일한 페르미온은 같은 양자수로 공간에서 같은 위치를 차지할 수 없다. 둘 다 같은 방향으로 회전할 수는 없지만 반대 방향으로 회전할 수는 있다. 반면 보손은 이 원리에서 면제된다. 즉, 두 보손이 같은 스핀으로 공간에서 같은 위치를 차지할 수 있다. oser의 기본원리는 보손의 poms 결합이며 페르미온은 qms이다.
-빛점의 2차 형태의 격자 oser는 마치 물 한 그릇을 2차 형태로 배열된 네 개의 컵에 나누는 것과 같다. 허허.
Note 2410020703
Source*1.#2.Combination Edit, the combination of boson photons is the oser unit.
Source*1
https://scitechdaily.com/super-photons-unveiled-sculpting-light-into-unbreakable-communication-networks/
However, unlike water, superphotons do not necessarily break into four smaller parts. If the cups are placed close enough together that the light particle can quantum mechanically travel between them, it remains as a single condensate.
Potential for Quantum Communication For example, this property can be used to create so-called quantum entanglement. When light in one cup changes its state, it also affects the light in the other cup. This quantum physical correlation between photons is a fundamental requirement for preventing eavesdropping on information exchanges between multiple participants (e.g., discussions or secret deals). "By intentionally changing the shape of the reflective surface, it is theoretically possible to create a Bose-Einstein condensate divided into 20, 30, or more lattice sites.
Such structures could be used in the future to prevent eavesdropping on information exchanges between multiple parties. We have developed a method to manipulate Bose-Einstein light condensates. This involves structuring the reflective surface of the vessel to create superphotons that can maintain a unified state across multiple quantum spaces. This groundbreaking technology offers new potential for secure quantum communication by exploiting the quantum entanglement property of light, and opens the way to eavesdropping-proof discussions and transactions between multiple parties.
1.
*Thousands of light particles can be combined into a kind of "superphoton" under certain conditions. Researchers at the university have now been able to influence the design of so-called Bose-Einstein condensates using "tiny nanomolds". This allows them to form light dots into a simple lattice structure with four light dots arranged in a quadratic pattern.
-The combination of photons in the -oser structure. The nanomold can form an msoss. It seems that the research team has not imagined it yet. Hehe.
#
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2.
# In the case of the helium nucleus, the total spin is 0, so it becomes a boson! The Pauli exclusion principle, which is a result of quantum exclusion and composite particle quantum mechanics, dictates that two fermions cannot occupy the same quantum state. In other words, identical fermions, such as two electrons, cannot occupy the same position in space with the same quantum number. They cannot both rotate in the same direction, but they can rotate in opposite directions. On the other hand, bosons are exempt from this principle. In other words, two bosons can occupy the same position in space with the same spin. The basic principle of oser is the poms coupling of bosons, and fermions are qms.
- The second-order lattice of light points oser is like dividing a bowl of water into four cups arranged in a second-order manner. Hehe.
.Science Made Simple: What Are Bosons and Fermions?
과학을 간단하게 설명하자면: 보손과 페르미온은 무엇인가?
미국 에너지부 제공2024년 10월 1일
히그스 보손 개념적 그림, 보손과 페르미온은 양자 스핀으로 구별되는 기본 입자입니다. 정수 스핀을 가진 보손은 양자 상태를 공유할 수 있지만, 반정수 스핀을 가진 페르미온은 공유할 수 없습니다. 이로 인해 보스-아인슈타인 응축과 초유동성과 같은 독특한 현상이 발생합니다. 출처: Mark Garlick/Science Photo Library
이로 인해 보스-아인슈타인 응축이나 초유동성과 같은 독특한 현상이 발생합니다. 보손은 정수 스핀을 가지고 있으며 동일한 공간을 차지할 수 있어 광자 및 글루온과 같은 힘을 전달하는 입자에서 핵심적인 역할을 합니다. 반정수 스핀을 가진 페르미온은 파울리 배타 원리를 따르므로 두 페르미온이 동일한 양자 상태를 공유할 수 없습니다. 입자 스핀과 분류 이해 자연의 모든 기본 입자는 양자 역학적 용어로 "스핀"하는 방식에 따라 보손과 페르미온이라는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
-기본 입자는 모두 스핀으로 구별할 수 있습니다. 이 스핀은 각운동량의 특성을 가진 양자 역학적 속성입니다. 양자 배제와 복합 입자 보손과 페르미온의 차이점은 무엇인가? 보손은 정수 값(0, 1, 2 등)의 스핀을 갖는 기본 입자입니다. 반면 페르미온은 홀수 반정수 값(1/2, 3/2, 5/2, 2/2 또는 6/2는 아님)의 스핀을 갖습니다.
-스핀은 또한 더 큰 입자가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있는 것과 유사하게 방향을 가질 수 있습니다. 보손에는 광자(빛), 글루온(핵에서 힘의 운반체 역할을 하는 입자), 히그스 보손 , W 및 Z 보손이 포함됩니다. 페르미온에는 양성자 , 중성자 , 전자 , 중성미자 , 쿼크가 포함됩니다 .
페르미 국립 가속기 연구소, 메인 링 및 메인 인젝터 과학자들은 에너지부 페르미 가속기 연구실과 같은 시설에서 입자 가속기를 사용하여 보손과 페르미온을 연구합니다. 출처: 에너지부 과학국
입자 상호작용과 양자 속성
입자 물리학의 세계에서 입자는 결합하여 새로운 입자를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 두 개의 중성자(각각 스핀 1/2)와 두 개의 양성자(각각 스핀 1/2)가 결합하여 헬륨 핵 또는 알파 입자를 만들 수 있습니다. 이 경우 스핀이 결합하여(추가 또는 빼기를 통해) 복합 입자의 총 스핀을 만듭니다. 스핀은 벡터이므로 더하거나 뺄 수 있습니다. 즉, 방향과 크기가 모두 있습니다. 우리의 일반적인 세계에서는 사물이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있습니다. 양자 세계에서 과학자들은 "위"와 "아래" 스핀을 말합니다. 헬륨 핵 의 경우 총 스핀이 0이므로 보손이 됩니다!
양자 배제와 복합 입자
양자 역학의 결과인 파울리 배타 원리는 두 페르미온이 같은 양자 상태를 차지할 수 없다는 것을 지시합니다. 즉, 두 전자와 같은 동일한 페르미온은 같은 양자수로 공간에서 같은 위치를 차지할 수 없습니다. 둘 다 같은 방향으로 회전할 수는 없지만 반대 방향으로 회전할 수는 있습니다. 반면 보손은 이 원리에서 면제됩니다. 즉, 두 보손이 같은 스핀으로 공간에서 같은 위치를 차지할 수 있습니다.
-이는 헬륨과 같은 복합 보손에도 해당합니다. 같은 양자 상태의 여러 보손이 "보스-아인슈타인 응축"으로 알려진 것으로 모일 수 있습니다. 이 보스-아인슈타인 응축은 초유체 헬륨에서 발견될 수 있으며 과학자들은 중성자 별에도 존재한다고 믿습니다 .
보손과 페르미온 사실
게이지 보손이라고 알려진 보손의 한 종류는 입자 사이의 "힘 운반자" 역할을 합니다. 여기에는 광자 (전자기력을 운반), 글루온(강한 핵력을 운반), W 및 Z 보손(약한 핵력을 운반)이 포함됩니다. 중력을 운반하는 가상의 중력자는 발견되지 않았습니다. 쿼크는 페르미온들이 결합하여 합성 페르미온, 양성자, 중성자를 형성하는 페르미온입니다.
-보손 응축물은 초유체적 특성을 가질 수 있는데, 즉 점도가 0이고 에너지 손실 없이 자유롭게 흐른다는 의미입니다. 중성자별은 보손 응축물의 초유체적 코어를 가질 수 있습니다. 일부 쿼크와 글루온은 강한 핵력 덕분에 선호하는 스핀을 가질 수 있습니다.
DOE 과학부 보손 및 페르미온 연구에 대한 기여
과학 연구실의 거의 모든 측면은 보손과 페르미온의 속성에 의존합니다. 원자핵의 속성, 쿼크-글루온 플라스마, 레이저 연구, 핵융합 및 기타 많은 연구는 기본 입자가 보손이거나 페르미온이라는 사실에 암묵적으로 의존합니다. ATLAS 및 희귀 동위원소 빔 시설과 같은 시설의 입자 가속기는 복합 보손 또는 페르미온일 수 있는 원자핵을 연구합니다.
과학자들은 브룩헤이븐 국립 연구소의 상대론적 중이온 충돌기 (RHIC)와 토머스 제퍼슨 국립 가속기 시설의 연속 전자 빔 가속기 시설 (CEBAF)을 사용하여 양성자와 중성자 내의 글루온으로 알려진 보손과 쿼크로 알려진 페르미온을 연구합니다. 연구자들은 롱 베이스라인 중성미자 시설을 사용합니다. (LBNF)는 페르미온, 즉 중성미자의 독특한 특성을 연구하기 위해 페르미 연구소에 있습니다.
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소스1.
-헬륨 핵 의 경우 총 스핀이 0이므로 보손이 됩니다! 양자 배제와 복합 입자 양자 역학의 결과인 파울리 배타 원리는 두 페르미온이 같은 양자 상태를 차지할 수 없다는 것을 지시합니다. 즉, 두 전자와 같은 동일한 페르미온은 같은 양자수로 공간에서 같은 위치를 차지할 수 없습니다. 둘 다 같은 방향으로 회전할 수는 없지만 반대 방향으로 회전할 수는 있습니다. 반면 보손은 이 원리에서 면제됩니다. 즉, 두 보손이 같은 스핀으로 공간에서 같은 위치를 차지할 수 있습니다.
-이는 헬륨과 같은 복합 보손에도 해당합니다. 같은 양자 상태의 여러 보손이 "보스-아인슈타인 응축"으로 알려진 것으로 모일 수 있습니다. 이 보스-아인슈타인 응축은 초유체 헬륨에서 발견될 수 있으며 과학자들은 중성자 별에도 존재한다고 믿습니다 . 보손과 페르미온 사실 게이지 보손이라고 알려진 보손의 한 종류는 입자 사이의 "힘 운반자" 역할을 합니다. 여기에는 광자 (전자기력을 운반), 글루온(강한 핵력을 운반), W 및 Z 보손(약한 핵력을 운반)이 포함됩니다. 중력을 운반하는 가상의 중력자는 발견되지 않았습니다. 쿼크는 페르미온들이 결합하여 합성 페르미온, 양성자, 중성자를 형성하는 페르미온입니다.
-보손 응축물은 초유체적 특성을 가질 수 있는데, 즉 점도가 0이고 에너지 손실 없이 자유롭게 흐른다는 의미입니다. 중성자별은 보손 응축물의 초유체적 코어를 가질 수 있습니다. 일부 쿼크와 글루온은 강한 핵력 덕분에 선호하는 스핀을 가질 수 있습니다. 이 기사 에서 자세히 알아보세요 . DOE 과학부 보손 및 페르미온 연구에 대한 기여 과학 연구실의 거의 모든 측면은 보손과 페르미온의 속성에 의존합니다.
메모 2410012131
기본 입자는 모두 스핀으로 구별할 수 있다. 이 스핀은 각운동량의 특성을 가진 양자 역학적 속성이다. 양자 배제와 복합 입자 보손과 페르미온의 차이점은 무엇인가?
보손은 정수 값(0, 1, 2 등)의 스핀을 갖는 기본 입자이다. 반면 페르미온은 홀수 반정수 값(1/2, 3/2, 5/2, 2/2 또는 6/2는 아님)의 스핀을 갖는다.
헬륨 핵의 경우, 총 스핀이 0이므로 보손은 msoss=zerosum.value로 표현될 수 있다. 또한, 같은 양자 상태의 여러 보손이 "보스-아인슈타인 응축"으로 알려진 것으로 모일 수 있다. 이 보스-아인슈타인 응축은 초유체 헬륨에서 발견될 수 있으며 과학자들은 중성자 별에도 존재한다고 본다.
보손과 페르미온 사실 게이지 보손이라고 알려진 보손의 한 종류는 입자 사이의 "힘 운반자" 역할을 한다.
.From branches to loops: The physics of transport networks in nature
가지에서 루프까지: 자연 속의 운송 네트워크의 물리학
바르샤바 대학교 에서 가지 중 하나가 시스템 경계에 도달했을 때 형성되는 루프 - 연구자들이 최근 출판한 Aurelia 해파리 위장관계의 운하 네트워크에서 처음 발견한 현상. 출처: Stanisław Żukowski, Laboratoire Matière et Systèmes Complexés, Université Paris Cité & Faculty of Physics, University of Warsaw September 27, 2024
-국제 연구진은 자연에서 발견되는 수송망에서 이러한 네트워크의 안정성에 중요한 루프가 어떻게 발생하는지 설명했습니다. 연구자들은 네트워크의 한 가지 가지가 시스템 경계에 도달하면 가지 간의 상호 작용이 극적으로 변한다는 것을 관찰했습니다. 이전에 밀어내던 가지가 서로를 끌어당기기 시작하여 루프가 갑자기 형성됩니다. 연구 결과는 미국 국립과학원 회보 에 게재 되었습니다.
설명된 프로세스는 전기 방전 네트워크부터 유체 역학 의 불안정성 , 해파리 Aurelia aurita의 운하 시스템과 같은 생물학적 수송 네트워크에 이르기 까지 놀라울 정도로 많은 수의 시스템에 나타납니다 . 자연은 우리 몸의 혈관 네트워크부터 폭풍 속의 전기 방전까지 광범위한 공간적, 전달 네트워크를 제공합니다. "이러한 네트워크는 다양한 형태를 띱니다." 바르샤바 대학교와 파리 시테 대학교의 박사과정 학생이자 본 논문의 주저자인 스타니슬라프 주코프스키의 설명이다.
"그들은 나무와 같은 기하학을 가질 수 있는데, 네트워크의 가지가 성장하는 동안만 갈라지고 서로를 밀어냅니다. 다른 경우, 가지가 성장하는 동안 끌어당기고 다시 연결될 때, 우리는 루핑 구조를 다룹니다." 많은 루프가 있는 네트워크는 살아있는 유기체에 널리 퍼져 있으며, 산소나 영양소를 활발하게 운반하고 대사성 폐기물을 제거합니다. 루핑 네트워크의 중요한 장점은 손상에 대한 취약성이 낮다는 것입니다.
루프가 없는 네트워크에서는 한 가지 가지가 파괴 되면 연결된 모든 가지가 끊어질 수 있지만, 루프가 있는 네트워크에서는 항상 나머지 시스템과의 또 다른 연결이 있습니다. 최근 바르샤바 대학교 물리학부 연구자들은 이미 존재하는 루프의 안정성을 담당하는 메커니즘을 설명했습니다. 그러나 루프의 형성으로 이어지는 동적 과정은 여전히 불분명했습니다. 루프는 어떻게 형성되나요? 많은 수송망은 물질의 농도, 시스템 내의 압력 또는 전기적 전위와 같은 확산장에 반응하여 성장합니다. 그러한 장의 플럭스는 주변 매체를 통하는 것보다 네트워크의 분기를 통해 훨씬 더 쉽게 수송됩니다.
이는 공간의 필드 분포에 영향을 미칩니다. 번개 도체는 주변 공기보다 저항이 낮기 때문에 전기 방전을 끌어들입니다. 네트워크와 주변 매체 사이의 저항 차이가 크면 가지 사이의 경쟁과 반발이 발생합니다. 그러나 루프 형성 으로 이어지는 성장하는 네트워크에서 가지의 인력은 오랫동안 설명되지 않은 채로 남아 있었습니다. 이러한 시스템에서 루프 형성을 이해하려는 첫 번째 시도는 몇 년 전 바르샤바 대학교 물리학부의 Piotr Szymczak 교수 그룹에 의해 이루어졌습니다. "우리는 네트워크와 매체 사이의 저항에 약간의 차이가 있어도 성장하는 가지 사이의 인력과 루프 형성으로 이어질 수 있음을 보여주었습니다."라고 Szymczak은 말합니다.
이 연구는 심차크의 그룹과 Laboratoire Matière et Systèmes Complexes의 연구원인 아네미크 코르넬리센이 함께 진행한, 주코프스키의 공동 박사학위 형태의 공동 프로젝트로 이어졌습니다. "저희 연구실에서는 해파리의 위혈관 네트워크의 형태발생을 연구합니다. 그것은 많은 루프가 있는 수송 네트워크의 아름다운 예입니다."라고 Cornelissen은 말합니다. "몇 년 전 케임브리지에서 열린 한 컨퍼런스에서 아네미크의 프레젠테이션을 봤을 때 저는 우리의 모델이 해파리의 운하 성장에도 적용될 수 있을 거라고 즉시 생각했습니다." 피오트르가 덧붙여 말했습니다.
루프 형성의 돌파구 "우리가 최근 출판한 논문에서 설명한 현상인 가지 중 하나가 시스템 경계에 도달했을 때 루프가 형성되는 현상은 해파리 위장관계의 운하 네트워크에서 처음 발견되었습니다."라고 Żukowski는 말합니다. "시간이 지남에 따라 이러한 운하의 발달을 분석한 결과, 그중 하나가 해파리의 위(시스템의 경계)에 연결되면 더 짧은 운하가 즉시 끌려와 루프를 형성한다는 것을 발견했습니다."
이와 동일한 현상이 바르샤바 대학교의 플로리안 오셀린이 진행한 석고 균열 용해 실험에서 과학자들에 의해 관찰되었습니다. 두 유체의 경계가 불안정하여 손가락 모양 패턴으로 변형되는 소위 사프만-테일러 실험에서도 이러한 현상이 관찰되었습니다. 또한 전기 방전에 대한 문헌에서도 이러한 현상이 발견되었습니다. "우리가 매우 유사한 역학을 발견한 시스템의 풍부함은 이 현상에 대한 간단하고 물리적인 설명이 있어야 한다는 확신을 갖게 했습니다."라고 코넬리센은 말합니다.
연구자들은 출판물에서 가지들 간의 상호작용을 설명하는 모델을 제시했습니다. 그들은 가지 중 하나가 시스템의 경계에 접근하고 돌파구가 생길 때 이러한 상호작용이 어떻게 변하는지에 초점을 맞췄습니다. "그러면 가지 사이의 경쟁과 반발이 사라지고 인력이 나타납니다." 스테판 두아디가 설명합니다. "이것은 필연적으로 루프 형성으로 이어집니다." 심차크는 "우리 모델은 돌파 후 이웃 가지들 사이의 인력이 네트워크의 기하학이나 네트워크와 주변 매질 사이의 저항 차이에 관계없이 발생한다고 예측합니다."라고 말했습니다.
"특히, 우리는 저항 차이가 매우 큰 시스템에서 돌파 근처 루프가 형성될 수 있다는 것을 보여주었는데, 이는 이전에는 불가능하다고 생각되었습니다. 이것이 이 현상이 물리적, 생물학적 시스템에서 매우 흔한 이유를 설명합니다." "성장 메커니즘이 아직 명확하지 않은 경우, 이는 시스템 역학이 확산 플럭스에 의해 제어된다는 강력한 지표가 될 것입니다." Żukowski가 덧붙여 말했습니다. "우리는 돌파구 근처에서 루프 형성을 관찰할 다른 시스템이 어떤지 매우 궁금합니다. 이 팀에는 바르샤바 대학 물리학부, Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Institut des Sciences de la Terre d'Orléans의 연구자들이 포함되어 있습니다.
추가 정보: Stanisław Żukowski et al, 진화하는 수송 네트워크에서 돌파 유도 루프 형성, 미국 국립 과학 아카데미 회보 (2024). DOI: 10.1073/pnas.2401200121 저널 정보: Proceedings of the National Academy of Sciences 바르샤바 대학교 에서 제공
https://phys.org/news/2024-09-loops-physics-networks-nature.html
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