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量子力学

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~~引用ここから~~

1: Cancer ★@\(^o^)/ 2014/06/20(金) 23:28:55.44 ID:???.net

量子的手法が万有引力定数に迫る
冷たいルビジウム原子はニュートンの大文字Gを測定する新しいアプローチをもたらした。
Ron Cowen, 18 June 2014

あらゆる2つの物体間に働く引力は物体の質量に比例し(距離に反比例し)、比例定数はGと呼ばれる――しかしこの基礎定数の測定は互いに食い違った結果を与えてきた。
http://www.nature.com/polopoly_fs/7.17990.1403111284!/image/WEB_ANJN6D.jpg_gen/derivatives/landscape_630/WEB_ANJN6D.jpg

物理学者たちは物質の量子的性質を使って万有引力定数の精度の高い値を得た。いわゆる「大文字G」は惑星からリンゴまで、全ての物体が互いに引力で引き合う振る舞いを記述するアイザック・ニュートンの法則に出てくる定数だ。この技術はまだ改良が必要だが、物理学者たちはいずれ従来の手法の精度を超えると考えている。そして長年物理学者たちを悩ませてきた測定による食い違いを解決することが期待されている。

今日ネイチャー誌に記述された研究の中で、研究者たちはルビジウム原子と516キログラムのタングステン柱アレイとのあいだの非常に小さな引力を測定した。この測定の不確かさは150百万分率(0.015%)だ。この数字は2つの巨視的質量の相互引力を計った、従来の手法によるGの測定よりわずかに大きいだけだ。

最新の測定は「素晴らしい実験成果でありGの知識への重用な貢献だ」とカリフォルニア大学バークリー校の物理学者、ホルガー・ミュラー(Holger Muller)は話した(彼は研究に関与していない)。

◆定数問題

この技術は原子などの物質粒子が波として振る舞う性質を利用していて、長年物理学者たちを挫折させてきた問題に新しい知見をもたらした。従来の手法は回転する天秤に取り付けられたおもりに働く引力によるトルクを測定していた。1798年にイギリスの科学者、ヘンリー・キャヴェンディッシュが最初に行った実験だ。しかしキャヴェンディッシュの装置を使った約300回の現代の実験は精度が上がってきているにもかかわらず、異なった実験室が僅かに異なる値のGを出していて、近年はその食い違いが小さくなるどころか大きくなってきている。

新しい測定は伝統的技術で得られた値のほとんどより低い。
http://www.nature.com/polopoly_fs/7.17992.1403111979!/image/WEB_schlamminger.jpg_gen/derivatives/fullsize/WEB_schlamminger.jpg

研究者たちはこれまでの測定に不一致を起こした誤差の原因を特定できていない。最新の測定の装置にはトルク手法と同じ誤差はでないと考えられる。そして精度を高めればGの真の値の決定に役立つだろう、と研究の共著者でフィレンツェ大学(イタリア)のグリエルモ・ティーノ(Guglielmo Tino)は話した。

ティーノと彼の共同研究者たちは、物質の波状の性質を使った装置である、原子干渉計を使って万有引力加速度を精密に測定した。スタンフォード大学(カリフォルニア州)のマーク・カセヴィチ(Mark Kasevich)が率いる別のチームが、そのような干渉計がGの測定に使えることを2007年に初めて実証していた。ティーノのチームは干渉計技術でのGの「測定精度を10倍以上に向上させた」とカセヴィチは話した。
>>2以降につづく

ソース:Nature News(18 June 2014)
Quantum method closes in on gravitational constant
http://www.nature.com/news/quantum-method-closes-in-on-gravitational-constant-1.15427

原論文:Nature
G. Rosi, F. Sorrentino, L. Cacciapuoti, M. Prevedelli & G. M. Tino.
Precision measurement of the Newtonian gravitational constant using cold atoms.
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13433.html

プレスリリース:Universita degli studi di Firenze(18-Giu-2014)
Fisica, misurata con elevata precisione la costante di Newton
http://www.unifi.it/notiziario/cmpro-v-p-379.html


引用元: 【物理学】量子力学の手法で万有引力定数に迫る


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1: リキラリアット(WiMAX) 2014/01/19(日) 12:06:35.89 ID:C+cKiEsB0 BE:4619463269-PLT(12001) ポイント特典

東北大学は、グラフェンを用いたデバイスの動作時における、相対論的量子力学に起因して発現する多体効果のナノスケール制御に成功したと発表した。

同成果は、同大 電気通信研究所の吹留博一准教授らによるもの。高輝度光科学研究センター、東京大学大学院工学研究科、東北大学 学際科学フロンティア研究所と共同で行われた。詳細は、「Scientific Reports」に掲載された。

蜂の巣状に配列した炭素原子からなるグラフェンは、直線的なバンド構造を有しており、グラフェン中の荷電キャリアは、シリコンなどのデバイス材料が従う量子力学ではなく、相対論的量子力学に従い、シリコンの100倍以上のキャリア移動度を有するなど、優れた電子・光物性を持っている。しかし、グラフェンを用いたデバイス、例えば、トランジスタの特性は、その理論値から予想される値を下回っている。

その大きな理由の1つとして、デバイスプロセスの未成熟さが挙げられる。さらに、もう1つの理由として、多体効果が挙げられる。

多体効果とは、多くの素粒子(電子・正孔など)間に働く相互作用を指す。その一例として、クーロン力により束縛された電子-正孔対(励起子)に働く相互作用(励起子効果)が挙げられる。多体効果は、グラフェン中のキャリアが相対論的量子力学に従うために顕著となる。
このことから、多体効果を無視した場合には一直線となるバンド構造に、多体効果に起因した折れ曲がりなどが生じ得ることになる。
このため、グラフェンの優れた物性、例えば、キャリア移動度は、多体効果により変調を受ける可能性がある。多体効果はグラフェンを用いた光デバイスや高速電子デバイスの特性を変化させると予想される。

【画像】
http://news.mynavi.jp/news/2014/01/17/350/images/001l.jpg
グラフェンの直線的なバンド分散構造

http://news.mynavi.jp/news/2014/01/17/350/index.html

(続く)
1f33ecd5.jpg



東北大、グラフェンデバイス動作時に相対論的量子力学に起因し発現する多体効果のナノスケール制御に成功の続きを読む

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1: ◆CHURa/Os2M @ちゅら猫ρ ★ 2014/01/04(土) 21:43:15.16 ID:???0

★宇宙の存在は別の「パラレル宇宙」からのホログラムであるという研究結果が発表されています

普段なにげに見上げている空の星や、身の回りに存在する物質についてその起源を考えることはあまりないと思いますが、実はその存在は、別の宇宙からやってきた「ホログラム」かもしれないという研究結果が発表され、注目が集まっています。

「ホログラム」とは言っても、これは宇宙のある一点から発せられた光源によって宇宙が照らされていることを意味しているのではなく、すべての物質を説明する理論であるひも理論(弦理論)および超ひも理論(超弦理論)を説明する概念となっています。

「すべての物質の中には、振動する極めて小さなエネルギーの糸が存在する」というひも理論(超ひも理論)は、アインシュタインによる「一般相対性理論」と「量子力学」が直面する矛盾を解決することができる理論の一つと言われていますが、まだその仮説は証明されるに至っていません。超ひも理論における重要な概念を発見したことで知られているフアン・マルダセナ教授が1997年に発表した論文では、「極めて小さな振動する『ひも』によって生みだされるエネルギーである重力は、高度な物理学の観点によって説明される」という仮説を発表しました。

「ひも」は通常の理解をはるかに超える10次元に存在するものですが、実際にはより低次元で重力の存在しない別の宇宙から届くホログラムである、というマルダセナ教授の仮説は、50年以上にわたって現代の科学の謎とされてきた「一般相対性理論」と「量子力学」の矛盾を解決するものとして多くの関心を集めることになり、世界中で研究が行われてきました。
>>2へ続く

f75a67d4.jpg

http://gigazine.net/news/20130104-hologram-universe/



【宇宙ヤバイ】宇宙の存在は別の「パラレル宇宙」からのホログラムであるという研究結果が発表されていますの続きを読む

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1: とうやこちょうφ ★ 2013/11/21(木) 21:15:05.24 ID:???

東大、原子1個に記録された磁気情報を従来比10億倍に高める原理を解明

東京大学は、原子1個に記録された磁気情報を長期間保持するためのメカニズムを解明したと発表した。今回、原子1個の量子力学的な対称性を考慮することにより、情報保持時間を従来比で10億倍に高めたという。

同成果は、同大 物性研究所 ナノスケール物性研究部門の宮町俊生助教らによるもの。詳細は、英国科学誌「Nature」に掲載された。

これまで、情報記録装置の性能を向上させるため、微細化技術によって記録する磁気素子の小型化および高集積化が進められてきた。微細化がさらに進むことにより、究極的に磁気素子は、原子1個で構成される原子磁石になると考えられる。しかし、1個の原子磁石は、磁気的に不安定で情報を保持できる時間が1マイクロ秒以下と短く、実用化は困難とされてきた。

磁石の安定性は、磁気異方性エネルギーと呼ばれるエネルギー障壁によって決定する。この障壁が小さいと磁石の向きが容易に反転してしまい、磁石としての安定性は低くなる。
PCなどの電子機器に使用している"大きな磁石"はこの磁気異方性エネルギーを高めることにより安定性を確保している。しかし、磁石のサイズを原子レベルまで小さくすると、量子力学的な効果(量子トンネリング)により、エネルギー障壁を超えなくても磁石の向きが反転してしまうことが分かってきた。したがって、高い磁気的安定性を有する原子磁石の実現のためには、原子の磁気異方性エネルギーを高めるとともに量子トンネリングを抑える必要がある。

研究チームでは、2008年から金属表面上に塗布した原子磁石の安定性に関する研究を開始し、磁気異方性エネルギーは原子1個の磁石としての性質である磁気モーメントの大きさに比例することや、磁気モーメントの大きさと原子を塗布する金属表面の対称性をうまく考慮することにより、量子トンネリングを抑制できることを明らかにしていた。
今回の研究では、量子トンネリングを抑制できる六角形状の原子配列をもつ白金表面の上に希土類金属で最大の磁気モーメントを有するホルミウム原子磁石を塗布し、その情報保持時間を測定した。

ホルミウム原子磁石の情報保持時間を測定するためには、原子レベルで表面観察ができ、さらに原子磁石の磁気モーメントを検出できる手法が必要となる。そこで、条件を満たすスピン偏極走査トンネル顕微鏡(SP-STM)装置を2011年に新たに開発した。
原子磁石の磁化方向は、SP-STMの磁気シグナルを観測することにより判断できる。SP-STM磁性探針と原子磁石の磁気モーメントが平行の場合、磁気シグナルは大きく、反平行の場合、磁気シグナルは小さくなる。

SP-STM磁性探針をホルミウム原子磁石の上に配置し、磁気シグナルの時間変化を測定した結果、ホルミウム原子磁石は1つの磁気情報(上向き、下向き)を10分以上保持していることが明らかになった。観測された情報保持時間は従来の原子磁石と比較して約10億倍と著しく向上している。
原子磁石の磁気モーメントが上に向いている状態を"1"、下に向いている状態を"0"とすると、PCなどの電子機器と全く同じ方式での磁気情報の読み取りが可能になっている。

さらに、トンネル電子を介したエネルギー注入により原子磁石の向きを制御できることも分かった。このことは、原子1個に情報を書き込めることを意味している。
また、原子磁石に長時間情報を記録するためには、磁気モーメントの大きさと原子を塗布する金属表面の対称性が非常に重要であることが理論計算によっても確認された。

研究チームでは、原子1個の磁石としての性質である磁気モーメントの大きさと原子を塗布する金属表面の対称性をうまく組み合わせることによって、原子1個の情報保持時間を増大できることを明らかにした。これにより、学術的観点だけでなく、原子サイズの磁気素子を用いた次世代情報ストレージの開発や原子磁石を用いた新方式の量子コンピュータ実現の可能性が期待されるとコメントしている。

1

ソース
http://news.mynavi.jp/news/2013/11/15/345/index.html
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20131114.pdf

ご依頼いただきました。
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1382193882/108



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1: 依頼35-135@pureφ ★ 2013/06/11(火) 22:07:48.76 ID:???

特集 量子の地平線
Qビズム 量子力学の新解釈

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http://www.scientificamerican.com/media/inline/wave-function_1.jpg
Image: Caleb Charland

 量子力学は非常に成功した理論ではあるが,奇妙なパラドックスに満ちている。量子ベイズ主義(Qビズム)という最近発展したモデルは,量子論と確率論を結びつけることで,そうしたパラドックスを解消,あるいはより小さな問題にしようとする。

Qビズムは量子的パラドックスの核心をなす「波動関数」を新たな概念でとらえ直す。一般に波動関数は粒子がある性質(例えばある特定の場所に存在すること)を示す確率を計算するために用いられるが,波動関数を実在とみなすと様々なパラドックスが生じてくる。

Qビズムによれば,波動関数は,対象の量子系がある特定の性質を示すはずだとの個人的な「信念の度合い」を観測者が割り当てるために用いる数学的な道具にすぎない。この考え方では,波動関数は世界に実在するのではなく,個人の主観的な心の状態を反映しているだけだ。

Hans Christian von Baeyer

理論素粒子物理学者で,38年間教鞭を執ったウィリアム・アンド・メアリー大学の名誉教授。アメリカ物理学会のフェローであり,6冊の一般向け科学書がある。アメリカ物理学協会のサイエンス・ライティング賞を2度受賞したほか,ウェスティングハウスAAASライティング賞,全米雑誌賞(エッセイ・批評部門)を受賞している。

 翻訳は慶応義塾大学大学院/日本学術振興会特別研究員の杉尾一さん,監修は芝浦工業大学助教の木村元氏。

H. C. フォン・ベイヤー(ウィリアム・アンド・メアリー大学)/日経サイエンス  2013年7月号
http://www.nikkei-science.com/201307_054.html

Quantum Weirdness? It’s All in Your Mind(SCIENTIFIC AMERICAN June 2013)
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=wave-function

関連情報
量子ロシアンルーレット
榛葉豊/静岡理工科大学総合情報学部 2012年3月21日
http://www.sist.ac.jp/~shinba/quantumsuicide.pdf

関連ニュース
【物理】量子力学:不確定性原理に欠陥 名古屋大教授ら実証
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1326681309/-100



【物理】量子力学の新解釈Qビズム-波動関数は世界に実在するのではなく個人の主観的な心の状態を反映しているだけの続きを読む

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