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光速

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1: 2019/07/17(水) 00:57:22.05 ID:CAP_USER
「量子もつれ」の瞬間を世界で初めて画像に記録、英研究チームが成功(記事全文は、ソースをご覧ください。)
https://wired.jp/2019/07/16/quantum-entanglement-photo/
2019.07.16 TUE 18:00
WIRED,TEXT BY SANAE AKIYAMA

2つの粒子が強い相互関係にある「量子もつれ」と呼ばれる現象を、英大学の研究チームが世界で初めて画像に記録することに成功した。今回の実験で得られた画像処理の技術は、量子コンピューティングや量子暗号の進化にも貢献することが期待されている。

(写真)PHOTOGRAPH BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/07/quantum-og.jpg

ミクロの世界を正しく説明するうえで欠かせない量子力学に、「量子もつれ」と呼ばれる現象がある。量子もつれとは、2つの粒子が強い相互関係にある状態であり、粒子のスピン、運動量などの状態をまるで「コインの裏表」のように共有する運命共同体のような状態を指す。

例えば、一方の粒子を観測したときのスピンが上向きであれば、もう一方は瞬時に下向きになる。このような量子もつれにある2粒子間の状態は、どれほどの距離──たとえ銀河の端から端という途方もない隔たりがあろうが、維持されるのだという。この同期の速度が光の速度を超えるという、まるで空間など存在していないかのような非局所性から、偉大な物理学者アルバート・アインシュタインが、かつて「不気味な遠隔作用」と呼んだほどだ。

そんな量子もつれの状態を画像に収めることに、このほど英国のグラスゴー大学の研究チームが成功した。量子もつれの状態にある光子の様子を捉え、オープンアクセスの科学学術誌『Science Advances』で画像を公開したのだ。これは、量子もつれの判断基準とされる「ベルの不等式」の破れをもとに量子もつれを実験的に可視化する技術で、もつれ状態にある粒子ペアがひとつの画像に収められたのは今回が初めてだという。

・かくして「量子もつれ」は画像に記録された
マクロの世界における物質の状態は、観測者がいるかどうかに関わらず、すでに決定している。対してミクロの世界では、量子が実際にどのような状態にあるのかは、何かに“観測される”まで不確定だと考えられている。これまで量子もつれ現象は実験的には立証されていたものの、「観測されるまで状態が決定されない量子もつれ」を、いかに画像に収めるのかという実験的セットアップを考案するのは至難の業だった。

今回の実験では量子もつれ状態を確認するため、「ベルの不等式」と呼ばれる式が使用されている。「ベルの不等式」は、古典的に説明できる粒子の相関関係の上限を示した数式で、これによって実験が「量子的」なものなのか「古典的」に説明できるものなのかを区別できる。「ベルの不等式」の上限が破られると、実際に2つの粒子が量子もつれの状態にあることが示される。

(画像)研究チームは自発的パラメトリック下方変換(SPDC)と呼ばれる手法を用いて量子もつれ状態をつくりだした。IMAGE BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/07/F1.large_-e1563242598410.jpg

研究チームは、自発的パラメトリック下方変換(SPDC)と呼ばれる手法によって、まず光子をもつれ状態にした。次にビームスプリッターによって光子対を2つに分割する。光子1の通路には通過の際にランダムに位相が決まるフィルター(0°、45°、90°、135°)を設置してあり、光子2はフィルターを通過せずにまっすぐに進む。研究チームは、光子1と、もつれた光子2の両方を同じタイミングで捉えたときにのみ検出できる超高感度カメラを設置し、これらの可視記録を作成した。

4つの異なる位相において見られる量子のもつれ画像は、実に4万フレームを組み合わせたものだ。光子ペアはフィルターを通る前に分割されているにもかかわらず、両方がフィルターの位相と同じ相転移をしているのが見てとれる。

■■略

https://wired.jp/wp-content/uploads/2019/07/F2.large_-e1563242997968.jpg
(画像)4つの異なる位相において見られる量子のもつれ画像は、実に4万フレームを組み合わせたものだ。光子ペアはフィルターを通る前に分割されているにもかかわらず、両方がフィルターの位相と同じ相転移をしているのが見てとれる。IMAGE BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW

続きはソースで

WIRED
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引用元: 【量子力学】「量子もつれ」の瞬間を世界で初めて画像に記録、英研究チームが成功[07/17]

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1: 2019/07/12(金) 03:32:22.33 ID:CAP_USER
ほぼ光速に達している。超大質量ブラックホールの自転速度を測定成功(記事全文です)
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20190711-00010001-sorae_jp-sctch
2019/7/11(木) 11:14配信
YAHOO!JAPAN NEWS,sorae 宇宙へのポータルサイト


https://amd.c.yimg.jp/amd/20190711-00010001-sorae_jp-000-1-view.jpg
(画像)ブラックホール(想像図)

NASAは7月3日、オクラホマ大学のXinyu Dai氏らによるX線観測衛星「チャンドラ」を利用した研究によって、遠方宇宙にある超大質量ブラックホールの自転速度を測定することに成功したと発表しました。

https://amd.c.yimg.jp/amd/20190711-00010001-sorae_jp-001-1-view.jpg
(画像)チャンドラがX線で捉えたクエーサーたち。重力レンズ効果によって複数の像に分裂して見えています

・「アインシュタインの十字架(Einstein Cross)」と命名
観測の対象となったのは、98億から109億光年先にある「クエーサー」。クエーサーは周囲の物質を活発に飲み込む超大質量ブラックホールの存在を示すものとされており、飲み込まれつつある物質によって形成された降着円盤の輝きは、ブラックホールが存在する銀河をも上回るほどです。

ただ、どんなクエーサーでも良かったわけではありません。研究チームが選んだのは、クエーサーと地球との間に別の銀河が存在することで生じる「重力レンズ」効果によって、複数の像に分かれて見える5つのクエーサーです。そのなかには、重力レンズの存在を予言したアルベルト・アインシュタインにちなんで「アインシュタインの十字架(Einstein Cross)」と名付けられた「Q2237+0305」(以下「Q2237」)も含まれています。

https://amd.c.yimg.jp/amd/20190711-00010001-sorae_jp-002-1-view.jpg
(画像)「アインシュタインの十字架」こと、クエーサー「Q2237+0305」のX線画像

Q2237の超大質量ブラックホールの自転速度は”ほぼ光速”
研究チームは、重力レンズ効果をもたらす銀河のなかにある恒星によって生じる「重力マイクロレンズ」効果も利用して、背後にあるクエーサーから発せられたX線をチャンドラで観測しました。その結果、Q2237に存在するとみられる超大質量ブラックホールの自転速度はほぼ光速に達しており・・・

続きはソースで

最終更新:7/11(木) 11:14
sorae 宇宙へのポータルサイト
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引用元: 【宇宙】ほぼ光速に達している。超大質量ブラックホールの自転速度を測定成功[07/12]

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1: 2019/04/11(木) 18:28:57.72 ID:CAP_USER
4月10日、イベント・ホライズン・テレスコープによって撮影された超大質量ブラックホールが公開されました。そのブラックホールは、地球から約5500万光年先にある「おとめ座銀河団」の「M87」の中心に位置しています。

「M87」は直径約12万光年の中に、数兆個の星と約13000個もの球状星団を含む巨大な楕円銀河。
https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/heic0815j.jpg

サーチライトの様に伸びるこの印象的な「光速に近い速度で放出された宇宙ジェット」は約8000光年にもおよぶと言います。しかも、噴出口付近の速度は見かけ上、光速を上回る「超光速運動」という驚きな観測結果も出ています。

この様な大規模活動の観測や、強力なX線源(画像1枚目、紫)が確認されていることから、大質量ブラックホールの存在が以前から指摘されていました。

4月10日の発表は、今まで捉えることが難しかったブラックホールを初めて撮影し、その存在を証明する史上初の出来事になりました。なお、この発表に関しては、追って詳細記事を掲載いたします。

続きはソースで

※ハッブル宇宙望遠鏡の「WFPC2」で捉えた「M87」
https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/03/opo0020a.jpg
※超大型干渉電波望遠鏡群で捉えた「M87」のジェット
https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/opo9943b.jpg

Zooming into the black hole jet in M87 https://youtu.be/tewyfUk_q4s


https://sorae.info/030201/2019_4_11_m87.html
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引用元: 【天文学】ブラックホールが撮影された「M87」ってどんな天体?[04/11]

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1: 2019/04/14(日) 03:09:46.90 ID:CAP_USER
このイメージ画像は、さそり座の方向約380光年先にある「さそり座AR星(AR Scorpii)」を再現したものです。

さそり座AR星は、主星は地球と似た大きさの白色矮星(右)と、太陽の3分の1の大きさの赤色矮星(左)の伴星からなる連星系です。明らかに伴星の方が大きいものの、質量は主星の方が20万倍重い。
また、さそり座AR星の特徴は、主星の白色矮星が高速に自転を行っていることで「電子を光速に近い速度まで加速」させているということ。紫外線や電磁波など様々な高エネルギー粒子が発生し・・・

続きはソースで

https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/heic1616a.jpg
https://www.spacetelescope.org/images/heic1616a/
ダウンロード (1)


引用元: 【天文学】地球サイズで爆速に自転する主星。高エネルギー粒子をぶつけられる伴星[04/12]

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1: 2019/04/11(木) 18:37:13.41 ID:CAP_USER
なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか?[04/10]

イリノイ州バタヴィアにあるフェルミ国立加速器研究所(FNAL)は、超伝導磁石を用いた大型の陽子・反陽子衝突型加速器テバトロンを有する施設です。トップクォークの検出に成功したことでも有名な同研究所は、ロバート・ラスバン・ウィルソン初代所長が企画・建設を担当し、1967年から現在に至るまで素粒子物理学などに関する研究を続けています。設立当初、FNALではハイテクトラブルを解決するために非常にローテクな解決策が用いられており、その中心にはなぜか「フェリシア」という名前のフェレットがいたことが明らかになっています。
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/00_m.jpg

Why Physicists Tried to Put a Ferret in a Particle Accelerator - Atlas Obscura
https://www.atlasobscura.com/articles/felicia-ferret-particle-accelerator-fermilab

「原子炉の父」ことエンリコ・フェルミにちなんで「フェルミ国立加速器研究所」と名付けられたFNALは、線形加速器(リニアック)、ブースター、リサイクラーリング、メインインジェクターリングから成る加速器を有しています。

リニアックは陽子線とエネルギーを提供するためのもので、ブースターがそれらを加速。リサイクラーリングはより強いビームを得るために陽子をひとまとめにし、メインインジェクターリングはリサイクラーリングにより生成されたビームを閉じ込めて何万回も回転させることで、ビームを光の速度まで加速させます。

FNALの建設風景を収めた写真
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s01.jpg

1971年に戻ると、FNALの加速器の設計は少し異なっていました。現在の加速器と異なるポイントは、メインインジェクターリングおよびリサイクラーリングが存在しなかったという点。当時の加速器では、4マイル(約6.4km)もの長さの「メインリング」と呼ばれるものがこれらの代わりをしていました。このメインリングには内部を通る粒子ビームを導くための「双極子磁石」がなんと774個も搭載されており、さらにその粒子ビームを収束させるための「四重極磁石」が240個搭載されていたとのこと。

これらの磁石はそれぞれ20フィート(約6.1メートル)ほどの長さで、重さはなんと約13トンもあります。これらの磁石が非常に脆弱で、加速器稼働からわずか2日でコイル周りのガラス繊維の絶縁が壊れてしまい2つの磁石が故障。それから数か月で、加速器はなんと350個もの磁石を交換する羽目になったそうです。

それでも1971年6月30日に、なんとか粒子ビームをメインリング周りにまで送ることに成功。しかし、加速器で加速される粒子のエネルギーが70億電子ボルト(eV)を超えたところで、磁石が再びショートしてしまいます。加速器の故障原因について調査したところ、「加速器に使用する真空ダクトの中に金属の細片が残っていたこと」が原因であると判明したそうです。

この故障の原因を取り除くために用いられたのが、フェレットのフェリシアでした。以下の写真は当時の加速器に使用されていた長さ300フィート(約91メートル)の真空ダクトと、その中をゴミ掃除のために走り回ったフェレットのフェリシア。
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s02_m.jpg

続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190410-why-ferret-particle-accelerator/ 
ダウンロード (3)


引用元: なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか?[04/10]

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1: 2019/03/08(金) 17:38:20.68 ID:CAP_USER
宇宙の成り立ちの謎に迫る「国際リニアコライダー」と呼ばれる巨大な実験施設について、柴山文部科学大臣は、国内外の科学者による議論の動向を見極めながら誘致するかどうかを判断する考えを示しました。

「国際リニアコライダー」は光とほぼ同じ速さにまで加速させた電子などを衝突させ、宇宙が誕生した直後の状態を再現する巨大な実験施設で、国際プロジェクトでは、日本の北上山地が建設候補地に挙がっています。

文部科学省は、7日、都内で開かれた国際会議で・・・

続きはソースで

https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190308/K10011840241_1903081239_1903081247_01_02.jpg

NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190308/k10011840241000.html
ダウンロード


引用元: 国際リニアコライダー「議論見極めて誘致判断」柴山文部科学相[03/08]

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