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量子力学

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1: 2018/07/31(火) 19:31:23.60 ID:CAP_USER
パデュー大学、北京大学、清華大学、量子物質科学共同イノベーションセンター(北京)などの研究チームは、ナノ粒子を毎分600億回という超高速で回転させる技術を開発したと発表した。人工物としてはこれまでで最も高速で回転するナノスケールのローターであるとしている。量子力学における真空の性質などを調べるための実験ツールとして利用できるという。研究論文は「Physical Review Letters」に掲載された。

レーザーによる光ピンセットの技術を用いて、170nm径サイズのシリカからなるダンベル型ナノ粒子を真空中に浮かべ、これを振動または回転させた。直線偏光しているレーザー光を用いるとナノ粒子は振動し、円偏光のレーザー光を用いるとナノ粒子を回転させることができる。

空中で振動するダンベル型ナノ粒子は、一種のトーションバランス(ねじり秤)として機能する。トーションバランスは微小なモーメントの測定に適しており、1798年に英国の科学者ヘンリー・キャヴェンディッシュが行った万有引力定数と地球の密度を測定する実験で使われたことでも知られる。

キャヴェンディッシュのトーションバランスは、両端に鉛球のついた天秤棒を細いワイヤーで吊り下げてバランスさせた装置であった。

続きはソースで

パデュー大学研究チームのTongcang Li氏とJonghoon Ahn氏 (出所:パデュー大学、写真:Vincent Walter)
https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/images/001l.jpg

(左)直線偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が変位角θで振動。
(右)円偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が回転 (出所:パデュー大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/images/002l.jpg

https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/
images


引用元: 【ナノテク】毎分600億回転するナノローターを開発、真空の謎解明に利用

毎分600億回転するナノローターを開発、真空の謎解明に利用の続きを読む

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1: 2018/07/14(土) 23:01:51.62 ID:CAP_USER
■量子論で崩れはじめた科学の礎

同時に複数の場所に存在でき、だれも見ていないときには存在しない。時空を超えて瞬時にコミュニケーションを取ることができ、物理的に通り抜け不可能な障壁を難なくすり抜け、人に見られることで物質化する。

霊魂の説明ではない。量子の性質の話である。

現在の量子物理学の根幹をなす量子力学が、シュレーディンガーやハイゼンベルクらにより数値的に整理されたのは、1925年ごろからとされている。まだ100年にもならない若い分野だ。それが今、世界の見方を大きく変えようとしている。

誕生以来、科学は物質主義を貫いてきた。目に見える物質こそが唯一であり、そこには宗教や心霊、超能力などオカルト的要素が加わることはなかった。

ところが量子物理学の発展により、物質の存在事態があやふやになってきた。確かに身のまわりには、見えて、触れて、観察できる物質が存在する。しかし構成要素を素粒子にまで分解すると、そこには物質の存在が不確定となる世界があった。素粒子は量子であり、確率として存在するだけで、観察するまで状態は確定しないのだ。

最近、マクロな視点でも非実在性(だれも見ていない間は存在していない)の可能性が指摘されている。NTTと米イリノイ大学の実験で、量子から見れば巨視的状態となる電流状態で非実在性が確認されたという。

これまで意識の謎を解明するには、脳という物質が対象とされてきた。しかし、この手法で謎が解明されていないのは周知の事実である。そこで、ここにきて、ポスト物質主義を唱える学者が現れはじめた。

米アリゾナ大学のゲ◯リー・シュワルツ教授によると、臨死体験や超能力を科学として取り扱わないのは、イデオロギーの問題であるという。これらを避けること自体が、非科学的だというのだ。科学界を敵に回す主張だが、今ではポスト物質主義に賛同する学者が多数、現れている。

続きはソースで

(ムー2018年8月号 総力特集「最新理論 宇宙は生命体だった!!」より抜粋)

http://gakkenmu.jp/column/16312/
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引用元: 【話題】素粒子にも意識がある!? 生命の定義を問い直す「宇宙=生命体」論

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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: 2018/05/10(木) 14:46:49.13 ID:CAP_USER
Quantum physics: Gamers ‘power-up’ quantum physics tests
Nature
全世界のゲーマーたちが競い合って乱数の数列を生成したことが、「局所実在性が破れる場合がある」という量子力学による予測の検証に役立った。
この研究結果を報告する論文が、今週掲載される。

量子理論によって物理的現実を完全に記述できるかどうか、というテーマを巡っては、かなりの議論が巻き起こっている。
この議論におけるキーワードは、局所性(ある地点で行われた行為によって、別の地点での実験結果が直ちに変わることはないという考え)と実在性(物理系には一定の値を有する特性があり、そのことは測定しなくても確定しているという考え)である。これらを調べるには、いわゆる「ベルテスト」が実施される。
ベルテストでは、隠れた変数を援用してごまかすことなく、粒子間の量子相関を測定し、粒子について局所実在性の破れが起こっているかどうかを判定する。
隠れた変数は、現在の量子力学理論によって説明できないため、隠れた変数を援用すると、量子力学理論は不完全なものになってしまう。

続きはソースで

英語の原文
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0085-3

Nature Research
https://www.natureasia.com/ja-jp/research/highlight/12503
ダウンロード


引用元: 【量子物理学】ゲーマーたちが量子力学の検証を「パワーアップ」ベルテストで量子力学による予測の検証[05/10]

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1: 2018/04/30(月) 19:03:32.73 ID:CAP_USER
東京大学(東大)は4月24日、量子力学的に状態が特定された状態(量子純粋状態)が平衡状態として落ち着いているとき、量子もつれの分布が、熱力学によって完全に決定されることを明らかにしたと発表した。
同成果は今後、冷却原子形やイオントラップ系における量子情報量の測定実験の解析に役立つことが期待されるという。

同成果は、東大物性研究所、東大国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構の研究グループによるもの。
詳細は、「Nature Communications」オンライン版に掲載された。

量子力学と熱力学との理論的な対応関係は、20世紀初頭から研究されてきた。
特に近年においては、熱源と完全に切り離された量子純粋状態を用いた熱力学の構築は、理論的な興味はもちろんのこと、冷却原子を使った実験との対応からも、重要な課題となっている。

このような、ミクロな世界(量子力学)とマクロな世界(熱力学)の対応の研究に重要になるのが、量子もつれだ。
量子もつれとは、空間的に離れた2つの量子状態が互いに影響し合う現象のこと。

量子純粋状態が平衡状態へと落ち着く過程をコップの水で例えると、水分子同士の衝突により量子もつれが次々と作られ、この量子もつれによって状態は平衡状態へと変化していく、というように表現できる。しかし、平衡状態の中では大量の量子もつれが複雑に絡み合っているため、一体どの程度の量の量子もつれが生じているのかを判断することは出来なかった。

続きはソースで

関連リンク
「Nature Communications」オンライン版
https://www.nature.com/ncomms/

図:量子もつれの空間分布のグラフ。物質をAとBの2つに分けた時に、
AとBの間にどのくらいの量子もつれが生じているかを縦軸に、物質A の長さを横軸にプロットしてある
https://news.mynavi.jp/article/20180425-621463/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180425-621463/
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引用元: 【量子力学】ミクロとマクロが合致 - 量子もつれの分布は熱力学で決まると判明 東京大学[04/25]

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1: 2018/03/24(土) 00:38:57.19 ID:CAP_USER
大阪大学核物理研究センターの嶋達志准教授らの研究グループは23日、九州大学、高エネルギー加速器研究機構、名古屋大学、インディアナ大学と共同で、原子の大きさ程度の距離に働く未知の力の探索を行なったと発表した。

 われわれが生活している空間は、縦・横・高さの3つの次元で構成されているが、一般相対性理論と量子力学の統合を可能にする理論として注目を集めている「超ひも理論」によれば、この世界は3次元ではなく10次元(時間も含めると11次元)で構成されていると考えることができる。
しかし、いままで4つめ以降の次元(余剰次元)はみつかっていない。
その理由は、余剰次元は極めて小さいサイズにコンパクト化されているため、発見が困難だからだとされている。

画像:希ガス標的を封入した容器に、図中左下からパルス中性子ビームを照射し、下流に設置した中性子検出器で中性子の散乱角度分布を精密に測定する。
もし余剰次元が存在すると、既知の力のみから予想される分布からズレが生じる
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/193/01_l.png

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/yajiuma/1113193.html
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引用元: 【超ひも理論】阪大、4つめの次元の探索を開始[03/23]

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