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原子

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1: 2018/08/08(水) 15:45:26.84 ID:CAP_USER
宇宙の謎にまた一歩近づけそうです。

スイスの欧州原子核研究機構(CERN)にある大型ハドロン衝突型加速器(LHC)ではじめて、電子が残っている状態の原子核、「原子」を加速させることに成功しました! この研究で、より幅広い実験が可能になり、ダークマターに関する研究など、さまざまな分野への応用が期待されています。

■LHC(大型ハドロン衝突型加速器)を改造

LHCは、通常地球上では不可能なほどの高エネルギーを素粒子に与えるが可能な実験施設で、宇宙の謎を解き明かすために作られました。ヒッグス粒子とみられる新しい粒子を発見するなど、新聞やテレビのニュースでも取り上げられたことがあることから、少なくともLHCの名前を聞いたことがあるという読者は多いと思います。今年亡くなられた理論物理学者スティーブン・ホーキング氏が、ヒッグス粒子の発見により最終的に「宇宙が崩壊する」と警告したことで、知った方もいるかもしれません。

LHCで加速させる対象として、中性の鉛原子や水素ガスがよく使用されます。しかし、これらの原子は加速器の中に入る前にある金属箔を通過するときに、電子を失ってしまいます。そこで、LHCのエンジニア、Schaumann氏率いるチームは、金属箔の幅を調節することで、従来の方法では失われていた電子が1つ残るようにしました。 そうして、原子の状態を維持したままの鉛原子を、LHCで加速させることに成功しました。

Schaumann氏はプレスリリースで、「私たちはCERNの研究プログラムとインフラストラクチャを拡大するための新しいアイデアを探しています。まず、何が可能なのか研究することが、最初の一歩です。」と述べています。

続きはソースで 

https://assets.media-platform.com/gizmodo/dist/images/2018/08/06/20180806_lhc_atom-w960.jpg
https://www.gizmodo.jp/2018/08/cern-accelerated-atoms-in-the-lhc.html
ダウンロード (3)


引用元: 【物理学】CERNの大型ハドロン衝突型加速器がはじめて、「原子」を加速させることに成功![08/08]

CERNの大型ハドロン衝突型加速器がはじめて、「原子」を加速させることに成功!の続きを読む

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1: 2018/07/31(火) 23:37:55.40 ID:CAP_USER
マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームは、半導体チップに実装可能で、安価に製造できる分子時計を開発した。

 この分子時計は、硫化カルボニル(OCS)分子を含むガスに高周波(231.060983GHz)を照射してOCS分子を回転させ、その共振状態を基準クロックとして時間計測する。既存のCMOS製造プロセスを使ってLSIに組み込める。

 実験したところ、1時間当たりの平均誤差は1マイクロ秒未満だったという。この精度は、小型の原子時計に匹敵し、スマートフォンなどで一般的な水晶発振時計の1万倍高い。さらに、原子時計と違って消費電力は66mWと極めて少なく、スマートフォン用チップなどへの実装が可能という。

続きはソースで

https://japan.cnet.com/storage/2018/07/30/6b2033a6ed63538ab4c6fcfe9293e315/2018_07_30_sato_nobuhiko_022_image_01.jpg
https://japan.cnet.com/storage/2018/07/30/f1d14fa75caea0a5bc9326fa00164243/2018_07_30_sato_nobuhiko_022_image_02.jpg

https://japan.cnet.com/article/35123251/
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引用元: 【機械工学】MIT、LSIに搭載可能な安価かつ低消費電力の分子時計を開発--精度は原子時計並み[07/31]

MIT、LSIに搭載可能な安価かつ低消費電力の分子時計を開発--精度は原子時計並みの続きを読む

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1: 2018/06/23(土) 22:40:22.14 ID:CAP_USER
人類を未来へ連れて行ってくれる「タイムマシン」が開発されるのは、もはや時間の問題と言っていいでしょう。

2015年9月にロシアの宇宙飛行士であるゲンナジー・パダルカ氏は、「ISS(国際宇宙ステーション)」から地球に帰還しました。
 
 このミッションは彼にとって6度目の宇宙滞在であり、地球大気圏外の累積滞在時間で879日という新記録を樹立しました。
そして、地球の軌道上を高速で周回するISSで計2年半を過ごしたことで、パダルカはタイムトラベラーにもなりました。アインシュタインの一般相対性理論を身をもって体験したのでした。
 
「パダルカ氏が今回宇宙から帰還したとき、彼は44分の1秒未来の地球に来たことになります」、そう話すのはプリンストン大学の物理学者で、2001年の書籍『Time Travel in Einstein's Universe』
(邦題『時間旅行者のための基礎知識』)の著者であるJ・リチャード・ゴット氏。
さらに重ねて、「彼は文字通り、未来に降り立ったんです」とゴット氏は強調して語りました。

 地球で過ごしていた場合よりも、コンマ数秒分若くなったということにそれほどの驚きはないかもしれません。
ですがゴット氏によれば、それでもパダルカ氏は、現代のタイムトラベル記録を塗り替えたことになると言うのです。

 名画『バック・トゥ・ザ・フューチャー』のデロリアンのような形ではありませんが、タイムトラベルはまったくのフィクションではないのです。ゴット氏のような天体物理学者たちの中には、タイムマシンの実現に関して確信をもっている人も少なくないのです。

 そして、そこでその鍵となるのが、パダルカ氏のいた「ISS」の軌道周回速度をはるかに上回る強烈なスピードなのです。

■タイムトラベル短期集中コース

20世紀までは、「時間」というものは完全に不変なものであり、タイムトラベルは科学的に不可能だと考えられていました。
 
 アイザック・ニュートンは1680年、「時間は外部の力や場所の条件に関わらず、宇宙全体で一定の速さで流れる」と考えました。
そしてその後、2世紀にわたって科学界はニュートンの理論を基礎としてきたのです。
そこに、その後登場したのが26歳のアルバート・アインシュタインでした…。
 
 アインシュタインは1905年、「特殊相対性理論」の論文を発表。その後、この枠組みを使って10年後に「一般相対性理論」をまとめました。
 
 宇宙に関するアインシュタインの決定的な予想は多くのものをもたらしました。
そのなかでも注目すべきは、「時間」に関係しているものです。もっとも注目すべきは、「時間は速度によって伸び縮みし、物体や人がどのくらいのスピードで動いているかによって、遅くなったり、早くなったりする」という考え方です。

 1971年、科学者は4つのセシウム原子ビーム時計を旅客機にもち込んで世界を飛び回り、その後、地上に置いた時計と比較する実験を行いました。この結果、微小な時間差が生まれたことにより、アインシュタインの発見が正しかったことを証明したのです。
また、あなたが使うスマートフォンのなかにも、アインシュタインの理論を立証するある技術が搭載されているのをご存じですか?

「アインシュタインの一般相対性理論がなければ、人間が使うGPSシステムは正常に動作しないでしょう」
…そう話すのは宇宙物理学者で、書籍『Time Traveler: A Scientist's Personal Mission to Make Time Travel a Reality』
(邦題 『タイム・トラベラー タイム・マシンの方程式を発見した物理学者の記録』)の著者であるロン・マレット氏。

https://esquire.jp/var/mensclubjp/storage/images/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/1623208-1-jpn-JP/_1_rect980.jpg

関連動画
Why GPS wouldn't work if we didn't know about relativity
https://youtu.be/HiFW2d2gvt8



https://esquire.jp/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/

 伸びたり縮んだりするという時間の概念のほかにも、アインシュタインは光の速度を計算しました。
秒速30万kmというこの数字を、アインシュタインは「究極の速度制限(ultimate speed limit)」と表現しました。
人がベンチに座っていても、宇宙船で旅行していても、光速は不変と説明しました。

 アインシュタインは時間の概念に関する理論の最後の部分で、「重力もまた、時間の流れを遅めている」ということを示唆しています。
つまり太陽や木星、地球のような巨大な天体に囲まれた広大な空間のように、重力が弱い場所では時間が速く進むということになるのです。

 あれから1世紀が経ち、これらのアインシュタインの理論はうまくまとめられ、現代の天体物理学の基礎となっています。そして、それは高度な数式たちに圧倒されることによって、多くの人が肝心なことに気づかないままアインシュタインの偉大さに酔いしれているのです。
それは何かというと、アインシュタインはタイムトラベルが可能であることも証明していたということなのです。

■素粒子タイムマシン

実際、「タイムトラベルは可能だ」という理論だけでなく、現時点で実現しているのです。
とはいっても、よくあるSF映画のようなタイムマシンでのタイムトラベルのようなものではありません。

 宇宙飛行士のパダルカ氏の話に戻りましょう。
 
 彼のタイムトラベルは、44分の1秒未来というあまりに僅かなものでした。
ですが、これはその速度がわずか時速2万7000kmほどだったためなのです。
この数字は少なくとも光速に比べれば、あまり速いものとは言えません。
ですが、人類が地球の静止軌道における衛星などの周回速度よりも、はるかに速い乗り物を作ることができたとしたら何が起こるでしょうか!?

 これは商用ジェット旅客機(時速800〜950km)、あるいは国際宇宙ステーション(ISS)へ向かうロケット(時速4万km)といった、現在目にすることができたり、またはそれを応用すれば容易く想像できたりする代物(乗り物)でもないことは確かです。
光速(秒速30万km)に限りなく近い速度が出せる、それは何らかの乗り物なのです。

「素粒子レベルでは、これは実現しています。例としては、大型ハドロン衝突加速器があります。
これは日常的に亜原子粒子を未来に送り出しています」と、マレット氏。

 この加速器では、陽子を光に限りなく近い速度(99.999999%)にまで加速させることができるのです。
そして、このときの陽子の相対時間は、静止状態の人間の観察者の時間に比べて6900倍ゆっくり動くわけです。
ですから、人類はすでに過去10年間にわたって未来に原子を送り出してきたことになるのです。
とはいえ、人間を未来に送り出すとなれば話は別…。

 ゴット氏によれば、人類が亜原子粒子を日常的に光の速度近くまで加速させることができれば、概念上ですが、人間を未来へとタイムトラベルさせることはシンプルに考えられるだろうと言っています。

「西暦3000年の地球を訪れたければ、光の99.995%の速度が出せる宇宙船をつくり、それに乗るだけのこと」と、ゴット氏。

 では、2018年の現在、人間がそのような宇宙船に乗って、500光年弱離れた惑星(たとえば「ケプラー186f」)に着陸したとします。
このとき、彼らが光の99.995%の速度で旅をしたとすれば、もちろんこれはほぼ光速なので、およそ500年で着くでしょう。

続きはソースで

https://esquire.jp/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/

ダウンロード (3)

引用元: 【相対性理論】「タイムマシン」は原理的に製造可能[06/23]

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1: 2018/05/30(水) 12:29:45.74 ID:CAP_USER
量子コンピューターも、従来型のコンピューターと同様に仕事を行うにはメモリーが必要です。
しかし、近くの原子が振動しただけでもすべてのデータが消えてしまう環境のため、量子コンピューター用メモリーの開発は困難を極めます。
しかし科学者たちは、うまい解決策を思いつきました。
ギターの弦のようにダイヤモンドをチューニングするのです。
彼らはデータ保存のための電子と相性の良い不純物を混ぜた1ミクロン幅のダイヤモンド結晶の弦を使った量子メモリーシステムを作り上げました。
このダイヤモンドに電圧をかけると、弦が引き延ばされて周波数が上がり、電子が敏感に反応する状態になります。ちょうど、ギターの弦を巻いて音を高くするのと同じです。

続きはソースで

https://s.aolcdn.com/hss/storage/midas/3fa18639fd6be8679b091cb8a72c3a47/206407837/quantamcomputer.jpeg

https://japanese.engadget.com/2018/05/28/diamond-strings-could-provide-memory-for-quantum-computers/
ダウンロード (2)


引用元: 【IT】「ダイヤモンドの弦」にデータを保存する量子コンピューター用のメモリーシステム[05/29]

「ダイヤモンドの弦」にデータを保存する量子コンピューター用のメモリーシステムの続きを読む

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1: 2018/05/20(日) 08:27:02.12 ID:CAP_USER
19世紀は化学が飛躍的に進歩した時代で、化学の世紀と呼ばれました。

 20世紀は物理の世紀でした。相対性理論は宇宙の見方を変え、量子力学の生みだしたエレクトロニクスや原子力などのテクノロジーが人々の生活や戦争の形態を変えました。

 では21世紀は何の時代になるのでしょうか。
その17%が経過した現時点で展望すると、これは確実に、分子生物学の圧倒的な発展の世紀となるでしょう。

 2003年にヒトの全遺伝情報(ゲノム配列)が読み取られました。
これを皮切りに、ゲノム読み取り技術はさらに進歩を遂げ、現在では、ヒト1個体分のゲノム配列なら、ほんの1日で解読できるところまできています。(もっとも、解読した断片の配列をつなげていく時間は別に必要ですが。)

 この技術は、生物学、医学、犯罪捜査、人類学などなどに計り知れないインパクトを与えつつあります。
20世紀の手法に比べ、ゲノム解析からもたらされる情報は革新的です。
これらの分野の教科書は、ゲノム解析技術によって書き換えられている最中です。
学校で習った常識はどんどん時代遅れになりつつあります。

 先日2018年4月24日、理化学研究所などのグループが、「全ゲノムシークエンス解析で日本人の適応進化を解明」という発表を行ない、話題となりました。
これは日本人2234人のゲノム配列データを解析し、この数千年間に進行した進化の痕跡を探した研究結果です。

■ゲノムって何だっけ

 遺伝情報、つまり生物の体の設計図は、「DNA」という長い長い鎖状の分子に記録されています。
どれほど長いかというと、例えばヒトの細胞1個の中に収納されているDNAをほぐして全部1列に並べると、約2mにもなります。

 このうち半分の1m分は父親から、もう1m分は母親から受け継いだものです。この1m分の遺伝情報を「ゲノム」と呼びます。
生物のゲノムの1セットには、生物の体の設計図が一通りそろっています。

 DNAは「アデニン(A)」「グアニン(G)」「シトシン(C)」「チミン(T)」という4種の「塩基」という部品が連なってできています。(長い長い焼き鳥を思い浮かべてください。)
遺伝情報はA、G、C、Tという4文字で書かれた文書といえます。ACGTCC・・・という具合に続く文書です。
(焼き鳥なら砂肝、ネギ、モモ、シイタケ、ネギ、ネギ、・・・という感じでしょうか。)

 ゲノムという文書は、「遺伝子」という文の集合です。ヒトのゲノムは2万~2万5000の遺伝子からなります。
遺伝子の1文は、「タンパク質分子」の1種類を表すと考えても、まあ大体合ってます。
詳細は省きますが、生物の細胞はあるタンパク質分子が必要になると、ゲノム中でそのタンパク質分子の作り方が記述されている1文を参照して、その文にしたがってタンパク質分子を製造します。
ヒトの体内では2万種~2万5000種のタンパク質分子が製造され、働いています。

続きはソースで

関連ソース画像
http://jbpress.ismedia.jp/mwimgs/b/a/600/img_ba063319029e26662ff593aeec88f65e99085.jpg

http://jbpress.ismedia.jp/articles/-/53039

ダウンロード (1)


引用元: 【分子生物学】さらば物理の世紀、21世紀の主役は分子生物学だ!日本人の進化の痕、ゲノム解析でどこまで見えた?[05/16]

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1: 2018/05/20(日) 08:31:09.14 ID:CAP_USER
カリフォルニア工科大学(Caltech)の研究チームは、環状構造の有機分子の一種であるビシクロブタン(C4H6)を大量合成することができる細菌を遺伝子操作によって作り出すことに成功したと発表した。

ビシクロブタンはさまざまな有用物質を化学合成するときの出発材料として利用されるが、自然界にはほとんど存在せず、合成が難しかった。研究論文は科学誌「Science」に掲載された。

ビシクロブタンは環状につながった炭素原子を含む有機分子である。
4個の炭素原子が2つの三角形を構成し、それらの三角形同士が1辺を共有する構造であり、四角い紙を対角線に沿って折り曲げたような形状となっている。

炭素環が不自然な角度で折り曲げられ歪んでいるため、きつく巻いたバネのように高いエネルギーをもつという性質がある。
このエネルギーの高さによって、ビシクロブタンは化学反応を促進させる能力をもち、医薬、農薬、その他さまざまな材料の化学合成の出発材料として利用できる。

一方、歪みエネルギーが高いという性質は、分子構造としては不安定であるともいえる。
このため、シクロヘキサン(C6H12)やシクロペンタン(C5H10)といった他の炭素環と違って、ビシクロブタンを合成できる生物学的過程が存在せず、自然界ではほとんど見つけることができない。

続きはソースで

関連ソース画像
https://news.mynavi.jp/article/20180416-617156/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180416-617156/
※ご依頼がありました
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引用元: 【細菌/分子】ビシクロブタン合成能力をもつ細菌が遺伝子操作によって誕生 - Caltech

ビシクロブタン合成能力をもつ細菌が遺伝子操作によって誕生 - Caltechの続きを読む
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