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物理

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1: 2018/04/14(土) 12:44:23.74 ID:CAP_USER
京都大学(京大)は4月11日、量子ビットの「純粋化量子もつれ(Entanglement of Purification)」と呼ばれる情報量を計算する幾何学的公式を発見したと発表した。

同成果は、京大 基礎物理学研究所の修士課程学生である梅本滉嗣氏と同 高柳匡 教授らの研究グループによるもの。詳細は英国の学術誌「Nature Physics」に掲載された。

ミクロな世界を支配する物理法則は量子論と呼ばれており、また物質のミクロな構造のなかに含まれる情報の基本単位を量子ビットと呼ぶ。そして、重力の理論と量子論を融合して、宇宙の統一理論の構築を目指す分野が超弦理論(超ひも理論)だ。

超弦理論では、D次元の反ドジッター宇宙の重力の物理法則は、D-1次元の物質の物理法則と同じである、つまりゲージ理論と重力理論を統一的に扱うことが可能であるとする「ゲージ・重力対応」という考え方が1997年に発見された結果、現在では、これら2つの物理法則が同じであるという多数の具体的な証拠が示されながらも、このゲージ重力対応の基礎的なメカニズムについては、まだよく分かっていないという。

そうした中、2006年に高柳教授ならびに笠真生 シカゴ大学 准教授(現在)が「笠-高柳公式」とも呼ばれる「ゲージ重力対応における量子もつれエントロピー(Entanglement Entropy)の面積公式」を発見。物質の量子もつれエントロピーの大きさは、反ドジッター宇宙の最小断面積と等しい、つまり、物体Aと物体Bの2つの間に共有される量子ビットの情報量(相関)は、物体に対応する宇宙の最小断面積に等しい、ということを示したことにより、近年では「重力理論における宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」という考え方が生み出され、世界中で研究が進められるようになっている。しかし、この公式で正しく情報量が計算できるのは、AとB以外には物体が存在しない場合に限られるという制限があった。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20180413-616137/

図:反ドジッター宇宙の境界にAとBの空間領域をとると、AとBをつなぐトンネルを反ドジッター宇宙の内部に作ることができる (出所:京都大学Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20180413-616137/images/001l.jpg
ダウンロード


引用元: 【物理】京大、ミクロな情報量を計算する幾何学的公式を発見「重力理論の宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」

京大、ミクロな情報量を計算する幾何学的公式を発見「重力理論の宇宙は、量子ビットの集合体と見なせる」の続きを読む

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1: 2018/04/14(土) 15:39:17.47 ID:CAP_USER
ダークマターとは宇宙空間の約25%を占める仮説上の物質であり、間接的に存在を示唆する観測結果は得られているものの、実際のところダークマターとは何であるのかは不明です。ダークマターの正体としてニュートリノなどが考えられていますが、「アクシオン」という仮説上の素粒子も候補の一つに挙げられています。そんなアクシオンを検出する最新機器の開発に研究者たちが成功したという報告が、Physical Review Lettersという物理専門雑誌に発表されました。

After 30 years of R&D, breakthrough announced in dark matter detection technology, definitive search to begin for axion particles | UW News
http://www.washington.edu/news/2018/04/09/admx-detection-technology/

アクシオンはもともと、素粒子物理学上の未解決問題である「強いCP問題」を解決する存在として期待されていた未発見の素粒子でしたが、研究が進むにつれてダークマターの候補としても注目を集めるようになりました。
そんなアクシオンの検出を目的としたThe Axion Dark Matter eXperiment(ADMX)は、30年以上にわたって研究開発が行われてきました。

ADMXはワシントン大学を拠点としてフェルミ国立加速器研究所が開発を行っているアクシオン検出器であり、超伝導磁石で覆われた地下に設置されています。アクシオンはほとんど物質と干渉することはないとされていますが、強い磁場と低温に調整されたADMX内でアクシオンが電磁波へと変換され、その時に放出される光子の周波数をADMXは検出できるそうです。

「AMラジオのようなものだと考えてもらって構いません」とワシントン大学のグレイ・リブカ准教授は語り、一定の周波数を探索するADMXの特性について説明しました。

続きはソースで

関連ソース画像
https://i.gzn.jp/img/2018/04/14/axion-particles-detection-technology/01_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180414-axion-particles-detection-technology/
images (2)


引用元: 【物理学】ダークマターの正体かもしれない謎の粒子「アクシオン」を検出する最新機器の開発に成功[04/14]

ダークマターの正体かもしれない謎の粒子「アクシオン」を検出する最新機器の開発に成功の続きを読む

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1: 2018/04/06(金) 09:55:24.19 ID:CAP_USER
 東京大学の田中肇教授らの研究グループは、さまざまな正四面体構造を形成する傾向を持つ液体の中で、水が極めて特異的である物理的な起源を解明するとともに、温度・圧力相図と特異性の関係を明らかにすることに成功した。

 4℃で密度の最大を示し結晶化の際に体積が膨張するなど、他の液体にない極めて特異な性質を持つ水は、気象現象、地球物理現象、生命現象などに大きな影響を与える。
このような異常性は水に限らずシリコン、ゲルマニウム、炭素、シリカなど正四面体的な局所的な構造を形成する傾向を持つ液体に共通してみられる。
これらの液体は、水素結合、共有結合などの方向性の結合を持ち、それが局所的に正四面体的対称性を好むことがその起源であることは知られていた。
しかし、正四面体形成能や温度・圧力相図の形とこれらの液体の示す特異性との間の関係は不明であった。

続きはソースで

論文情報:【Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America】Water-like anomalies as a function of tetrahedrality
http://www.pnas.org/content/early/2018/03/22/1722339115

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/20095/
images (1)


引用元: 【物理学】東京大学が水の特異性の起源を解明[04/03]

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1: 2018/04/06(金) 09:32:04.95 ID:CAP_USER
【4月5日 AFP】
約137億年前の宇宙誕生時、ビッグバン(Big Bang)によって物質と反物質の粒子が対を成して生成された。
物理学の通説ではそうなっている。

 だが、現在の宇宙で見ることができる、地球上の小さな昆虫から宇宙にある巨大な星までのあらゆるものは物質の粒子でできており、それと対を成す反粒子はどこにも見つからない。

 欧州にある巨大な地下素粒子実験施設の物理学者チームは4日、実験室内で作った反物質の粒子「反水素原子」の前例のない観測を通じて、この謎の解明に一歩近づいたとする研究結果を発表した。

 欧州合同原子核研究機構(CERN)の「ALPHA(Antihydrogen Laser Physics Apparatus)」実験チームのジェフリー・ハングスト(Jeffrey Hangst)氏は「われわれが探究しているのは、通常物質の水素と反物質の反水素が同じように振る舞うかどうか(を確かめること)だ」と話す。

 挙動にほんのわずかでも違いが見つかれば、物質と反物質の見かけ上の不均衡を説明する助けになるばかりか、宇宙を構成する基本素粒子とそれらを支配する力を記述する物理学の主流理論「標準模型(Standard Model)」が揺るがされる可能性がある。

 だが、ややがっかりなことに、今回の最新研究の「これまでで最も高精度の実験」でも、水素原子と反水素原子の挙動に違いは見つからなかった。

 目に見える宇宙の構成要素と挙動を記述する標準模型は、反物質の「消滅」を説明できない。

 ビッグバンでは、質量が同じで電荷が逆の粒子と反粒子のペアが生成されたと広く考えられており、粒子と反粒子が出会うとエネルギーだけを残して消える「対消滅」が起きるとされる。

 物理学では、ビッグバンの直後に物質と反物質が反応して崩壊する現象が実際に起きたと考えられている。

続きはソースで

(c)AFP

画像:欧州合同原子核機構のリニア・アクセレレーター
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/7/e/700x460/img_7e85d86633b483b71439aeac5309f0b6164808.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3170130
images (1)


引用元: 【物理学】反物質「消滅」の謎、解明に一歩前進 CERNチーム

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1: 2018/03/26(月) 09:59:38.59 ID:CAP_USER
東京大学(東大)は、銅酸化物高温超伝導体でヒッグスモードと呼ばれる超伝導の励起(さざ波)が存在することを実験により明らかにしたと発表した。

同成果は、東大低温センター理学系研究科物理学専攻の島野亮 教授らの研究グループ、理化学研究所の辻直人 研究員、産業技術総合研究所電子光技術研究部門の青木秀夫 招聘研究員の理論研究グループ、およびパリ・ディドロ大学のYann Gallais 教授らとの共同研究によるもの。
詳細は英国の学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。

超伝導とは、金属の温度を冷やしたときに電気抵抗がある温度以下でゼロになり、同時に磁場が超伝導体内部に侵入できなくなる現象だ。

元々、超伝導は非常に低い温度で生じる現象と考えられていたが、1986年に銅酸化物高温超伝導体が発見され、液体窒素温度摂氏-196℃(77K)以上でも超伝導が生じることが示された。

その後、室温超伝導実現の期待のもとに超伝導発現の機構解明が進められ、高温超伝導体の理解は進歩した。
しかし、超伝導の発現機構そのものは完全には解明されておらず、現代の物性物理学の難問の1つとされている。

続きはソースで

図:銅酸化物高温超伝導体のd波超伝導秩序変数が振動する様子の概念図
https://news.mynavi.jp/article/20180319-603267/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180319-603267/
ダウンロード (1)


引用元: 【物理学】東大、高温超電導体で超伝導の励起が存在することを確認[03/19]

東大、高温超電導体で超伝導の励起が存在することを確認の続きを読む

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1: 2018/04/05(木) 12:01:32.70 ID:CAP_USER
インペリアル・カレッジ・ロンドン(ICL)などの英国研究チームは、光が相互作用して物質化する「ブライト-ホイーラー過程」と呼ばれる現象を実証するための実験を開始すると発表した。

ブライト-ホイーラー過程は、1934年に物理学者グレゴリー・ブライトとジョン・ホイーラーによって予想された物理現象であり、2個の光子が高エネルギーで衝突することによって物質粒子である電子と陽電子が1個ずつ生成される。

光子の衝突エネルギーを極めて高くする必要があるために、これまでは、ブライト-ホイーラー過程を実験的に確かめることは不可能であると考えられてきた。
しかし、2014年になってから、核融合の研究で使われている高出力レーザーを利用することによって
既存の技術でも実験を実現できるというアイデアが提案された。
今回の研究は、このアイデアにもとづいて実際の実験装置を組み上げて、ブライト-ホイーラー過程の実証を目指して行われたもの。

2014年に提案された実験方法では、まず第1段階として、超高強度のレーザーを用いて、電子を光速近くまで加速する。
すると、この電子を金平板に衝突させることによって可視光の10億倍という高エネルギーの光子ビームを生成する。

第2段階では、金の微小空洞の内部表面に高エネルギーのレーザーを照射して、熱放射場を発生させる。
この熱放射場からは恒星が光を発するのと同じように光が放射される。

次に、第1段階の高エネルギー光子ビームを、第2段階の金空洞の中心部に向けて打ち込む。

続きはソースで

画像:ブライト-ホイーラー過程を検証するための実験装置。高エネルギーのレーザービーム2本を衝突させて光子から電子と陽電子を生成させる (出所:ICL)
https://news.mynavi.jp/article/20180402-610233/images/001.jpg
画像:実験用チャンバの光学系 (出所:ICL)
https://news.mynavi.jp/article/20180402-610233/images/002.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180402-610233/
ダウンロード


引用元: 【物理学】光を物質化する実験開始 - 「ブライト-ホイーラー過程」を実証へ[04/02]

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