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粒子

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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
ダウンロード



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: 2019/07/03(水) 00:35:39.92 ID:CAP_USER
京都大学など、未知の中性粒子発見 電気通さず熱だけ運ぶ
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20190702-00000069-zdn_n-sci
2019/7/2
YAHOO!JAPAN NEWS,ITmedia NEWS

画像:電気は通さないが、熱は運ぶ未知の中性粒子の説明図
https://amd.c.yimg.jp/amd/20190702-00000069-zdn_n-000-1-view.jpg

 京都大学・東京大学・茨城大学などの研究グループは7月2日、
 絶縁体中で金属のように熱を運ぶ役割を持つ未知の中性粒子を発見したと発表した。
  「これまでに知られていない、全く未知の粒子」
 (論文責任著者で京都大学の松田裕司教授)という。

 固体中で熱を運ぶ役割を持つのは、動き回れる電子(伝導電子)と、固体を構成する原子の振動(格子振動)の2種類だ。
 金属は動き回れる電子が多いため熱伝導率は高く、絶縁体は動き回れる電子が少ないため熱伝導率は低い。

 研究グループはイッテルビウム12ホウ化物(YbB12)という絶縁体物質に注目。
 YbB12を0.1ケルビンという絶対零度近傍まで冷やし、格子振動による熱伝導を無視できる状態で測定したところ、
 電気を通さないにもかかわらず金属のような温度変化を示したという。

続きはソースで

ダウンロード (6)

 (松田教授)

 研究結果は、英科学雑誌Nature Physicsに7月1日付で掲載された。

引用元: 【物性物理学】京都大学など、未知の中性粒子発見 電気通さず熱だけ運ぶ[07/03]

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1: 2019/06/26(水) 10:43:53.85 ID:CAP_USER
農薬や栄養素をほぼ100%作物に取り込ませることが可能になる新技術が発表される
https://gigazine.net/news/20190625-nanoparticle-nutrient-delivery/
2019年06月25日 23時00分
GigaZiNE

画像1:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1853_m.jpg
画像2:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1854_m.jpg
画像3:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1855_m.jpg
画像4:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1856_m.jpg
画像5:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1857_m.jpg
画像6:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1858_m.jpg
画像7:https://i.gzn.jp/img/2019/06/25/nanoparticle-nutrient-delivery/1859_m.jpg

 2019年時点で使用されている、空中散布して根から取り込ませるタイプの肥料や農薬は、95%以上が農作物に取り込まれずに無駄になっていることが分かっています
 土壌に残留したり、地下水に流れ込んだりした農薬は無駄なだけでなく、土壌や周囲の環境に悪影響を及ぼし、持続的な農業を困難にさせます
 そんな中、ナノテクノロジーを活用した新技術により、農薬や栄養素をほぼ100%作物に取り込ませることが可能になるという研究結果が発表されました

 Nanoparticle Size and Coating Chemistry Control Foliar Uptake Pathways, Translocation, and Leaf-to-Rhizosphere Transport in Wheat | ACS Nano
 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b09781

 A new route for plant nutrient delivery - College of Engineering at Carnegie Mellon University
 https://engineering.cmu.edu/news-events/news/2019/06/12-lowry-acs-nano.html

 Scientists discover a new way to provide plants the nutrients they need to thrive | TechCrunch
 https://techcrunch.com/2019/06/24/scientists-discover-a-new-way-to-provide-plants-the-nutrients-they-need-to-thrive/

 高効率で農薬などを植物体に取り込ませる新技術を開発したのは、カーネギーメロン大学で土木環境工学を教えるグレッグ・ローリー教授らの研究グループです。
 研究グループはまず、水に溶けやすい高分子ポリマーであるポリビニルピロリドン(PVP)でコーティングした直径50nm以下の金の粒子をコムギの表面に塗布する実験を行いました
 金を使用した理由は、安定した物質であり、植物によって代謝されないため追跡が容易なためです

 金の粒子をコムギに散布した結果、金は葉の表面から中に入り込み、植物の血管である維管束を通って植物体全体に広まったことが確認できたとのこと

続きはソースで
ダウンロード


引用元: 【農学/植物/環境】農薬や栄養素をほぼ100%作物に取り込ませることが可能になる新技術が発表される【ナノテクノロジー】[06/25]

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1: 2019/06/16(日) 07:26:43.28 ID:CAP_USER
期待高まる「常温核融合」、三浦工業もベンチャーに出資
https://tech.nikkeibp.co.jp/dm/atcl/news/16/052912236/
2019/05/30 12:40
日経XTECH

画像:新水素エネルギーの原理イメージ(出所:NEDO)
https://tech.nikkeibp.co.jp/dm/atcl/news/16/052912236/0529suiso1.jpg

 ボイラーおよび関連機器の製造・販売を手掛ける三浦工業は5月15日、「新水素エネルギー」を研究開発するベンチャー企業であるクリーンプラネット(東京都港区)が同日実施した第三者割当増資を引き受けたと発表した。
 出資金額および出資比率は非公表。

 新水素エネルギーとは、微小な金属粒子に水素を吸蔵させ一定の条件下で刺激を加えると投入熱量を上回るエネルギーを放出する反応システムのこと。
 通常の燃焼反応(化学反応)と比べて水素1gあたり数桁以上の大きな放熱量の報告が相次いでいる。

 何らかの核変換(元素転換)が起きていると推察され、研究者間では「凝縮系核反応」「金属水素間新規熱反応」とも呼ばれる。
 将来的に実用化された場合、太陽光や風力発電の余剰電力を使って水電解で製造した水素(軽水素)を燃料に、CO2を排出しない電力を効率的に生産できる可能性がある。

 クリーンプラネットは、2012年に設立したベンチャー企業で、2015年に東北大学と共同で設立した同大学電子光理学研究センター内「凝縮系核反応研究部門」を拠点に、新水素エネルギーの開発に取り組んでいる。

続きはソースで

関連web

30年前に世間をにぎわせた常温核融合の実現可能性が、米国Google社によって再検討され、議論を呼んでいる。
A Google programme failed to detect cold fusion ? but is still a success
https://www.nature.com/articles/d41586-019-01675-9
Google社が資金を提供した新たな研究でも、常温核融合が可能であるという証拠は得られず。
Google revives controversial cold-fusion experiments
https://www.nature.com/articles/d41586-019-01683-9
ダウンロード


引用元: 【化学】期待高まる 常温核融合 三浦工業もベンチャーに出資 凝縮系核反応[05/30]

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1: 2019/05/07(火) 05:34:30.99 ID:CAP_USER
■「これまで誰も考えつかなかった方法」、米NY市30分間の電力に相当

1752年、米フィラデルフィアの上空に分厚い雨雲が現れた。ベンジャミン・フランクリンはその下に立ち、凧を飛ばすだけの簡単な実験で、雷が電気であることを証明した。それから250年以上が経ち、雷雲の驚くべき秘密がまたひとつ明らかになった。

 このたび学術誌「Physical Review Letters」に掲載された論文によると、まったく新しい方法を使って雷雲全体の電圧を分析したところ、瞬間的に13億ボルトにも達していたという。その電力はおよそ2ギガワット。これはニューヨーク市全域に電力を30分間供給できるほどのエネルギーだと、論文の共著者で、インド、ムンバイにあるタタ基礎科学研究所の高エネルギー物理学者であるスニル・グプタ氏は語る。

「それだけの電圧を地上で達成させるのはほぼ不可能です。しかし、自然はいとも簡単にそれをやってのける方法を知っているようです」

 巨大な雷雲の電気的性質をインドの科学チームが正確に分析できたのは、宇宙から降り注ぐ荷電粒子のおかげだった。雷雲のエネルギーは、過去に実施されたどの値より10倍も高かった。この研究結果により、宇宙と地球上で起こっていることの関係性がわかっただけでなく、高エネルギー物理学における25年来の謎も解決されるかもしれない。

■素粒子のシャワーの異変

 2001年の運用開始以来、インド南部のウダガマンダラムにある宇宙シャワー現象観測施設「GRAPES-3(Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS phase-3)」で、物理学者たちはミュー粒子を観測している。ミュー粒子は、宇宙線が地球の上層大気に衝突すると発生し、地上に降り注ぐ素粒子だ。

 どういうわけか、高感度のGRAPES-3はしばしば、4月から6月の間と、9月から11月の間にミュー粒子のシャワーがわずかに弱くなることを示す。それがちょうど一年で最も雨の多い時期と重なっていた。

「面白いなとは思っていましたが、それほど真剣には考えていませんでした」と、グプタ氏は言う。「私たちの研究対象は高エネルギー宇宙線と惑星間空間で、雷雲にはあまり関心がなかったものですから」

 ミュー粒子は負の電荷を持ち、その動きは電場によって歪められる。グプタ氏はこの性質を利用して、雷雲にどれだけのエネルギーが含まれているかを計算できないかと考えた。

ノーベル物理学賞を受賞したチャールズ・トムソン・リーズ・ウィルソンが1929年、ある雷雲の電場を計測したところ、1インチ(約2.5センチ)の間隔で1万2700ボルトという驚きの数値が出た。ということは、数キロも先まで広がる雷雲は、全体で乾電池10億個分に相当する電位差を秘めている可能性がある。

 電圧を測るには通常、2本の端子を対象物の両端にそれぞれ接続する必要がある。だが、雲のように巨大でつかみどころのないものを相手に、どうしたらそんなことができるのか。これまで誰も思いついた者はいない。雷雲の中に飛行機や風船を飛ばす実験も行われたが、その結果これまでに記録されたのは、最高でも1億3000万ボルトだった。

 今回の研究の共著者バラクリシュナン・ハリハラン氏は、GRAPES-3が検出するミュー粒子の数が変化するには、電場がどれほど強力でなければならないかを測るモデルを考案した。これがあれば、観測されたミュー粒子から雲の電場を逆に推測できる。

続きはソースで

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/042500253/ph_thumb.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/042500253/
ダウンロード (2)


引用元: 【気象】雷雲はなんと10億V超、電圧の測定に成功 米NY市30分間の電力に相当[05/05]

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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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