'과학 & 기술'에 해당되는 글 509건

  1. 2023.03.21 미래가 과거에 영향을 미친다는 '역행성'에 주목
  2. 2023.03.04 미·일 연구팀이 ‘방사성 물질을 사용하지 않는 혁신적인 핵융합 기술’ 테스트에 성공
  3. 2023.03.03 쿠푸왕의 피라미드에 숨겨진 공간을 우주선으로 정확하게 매핑하는데 성공
  4. 2023.02.23 3D프린터로 '구멍투성이 농구공'을 Wilson이 개발
  5. 2023.02.22 ChatGPT의 작동원리를 이론물리학자가 설명
  6. 2023.02.20 뮤온은 어느 쪽으로 돌까? '소립자의 세차운동'
  7. 2023.02.20 '생존 바이어스'를 유명하게 한 통계학자 아브라함 왈드
  8. 2023.02.18 전자의 신비로움
  9. 2023.02.15 몰래 반입한 권총이 MRI의 자력으로 폭발하여 소지자가 사망하는 사고가 발생
  10. 2023.02.13 후쿠시마의 원자력 오염처리수 방출이 '최선의 선택'
  11. 2023.02.08 중국의 정찰풍선을 격추하는데 미군이 기관포가 아닌 미사일을 사용한 이유
  12. 2023.02.06 지구상 단 하나뿐인 세계에서 가장 희귀한 보석
  13. 2023.02.02 배터리의 자연방전은 배터리 내부 테이프의 열화일 가능성
  14. 2023.02.01 풍력발전과 태양광발전이 원자력발전을 추월해 EU에서 가장 높은 전력원
  15. 2023.01.23 리튬이온보다 10배 싼 '철공기 배터리'의 양산을 개시
  16. 2023.01.11 고대 로마 시대의 콘크리트가 2000년의 내구성을 자랑하는 원리
  17. 2023.01.10 우주에서 태양광발전하여 무선으로 송전하는 프로젝트 'SSPP'가 2023년 1월 3일부터 가동 개시
  18. 2022.12.04 양자컴퓨터를 사용하여 정보가 통과할 수 있는 '이론상의 웜홀'의 작성에 성공
  19. 2022.11.25 양자컴퓨터의 고속계산 원리
  20. 2022.11.18 4명이 사망한 일륜 전동 스케이트보드 'Onewheel'의 사용중지를 당국이 요청
  21. 2022.11.13 벽돌의 축열을 축전지에 응용하는 시스템이 등장
  22. 2022.11.13 시계를 나침반 대신 사용하여 방향을 알아내는 방법
  23. 2022.11.04 NASA가 강력한 온실가스를 대량으로 방출하는 'Super-Emitters'를 국제우주정거장에서 감지
  24. 2022.10.28 번개가 떨어지면 초목의 끝이 파랗게 빛나는 '코로나 방전'이 대기질에 영향을 미칠 가능성 1
  25. 2022.10.24 양성자를 애니메이션으로 표현하려고 시도하는 프로젝트
  26. 2022.10.22 알칼리 건전지나 리튬이온 배터리를 CT스캔한 이미지
  27. 2022.10.22 인간의 뇌는 양자계산을 하고 있다
  28. 2022.10.11 시공간의 양자화를 포착
  29. 2022.10.08 차가운 암흑물질 2
  30. 2022.10.08 미생물이나 분자가 보일 정도의 미시세계에서 일어나는 현상을 체감


'그 때 이렇게 해 두었다면 좋았다' 등 후회한 경험이 있는 사람은 많은데, 과거의 행동이 미래에 영향을 미치는 '순행성'이라는 개념은 현대과학에서 일반적이지만 일부 물리학자와 철학자들 사이에서는 미래의 행동이 과거의 결과에 영향을 미칠 수 있다는 '역행성'이라는 개념이 주목받고 있습니다.

A Growing Number of Scientists Are Convinced the Future Influences the Past
https://www.vice.com/en/article/epvgjm/a-growing-number-of-scientists-are-convinced-the-future-influences-the-past

A Growing Number of Scientists Are Convinced the Future Influences the Past

“Our instincts of time and causation are our deepest, strongest instincts that physicists and philosophers—and humans—are loath to give up,” said one scientist.

www.vice.com


역행성의 가능성에 대해 연구를 하는 산호세 주립대학의 물리학자 케네스 워튼 씨와 케임브리지 대학 트리니티 칼리지의 휴 프라이스 씨 등 연구팀은 양자역학의 영역에서는 양자얽힘이나 터널효과 등의 불가사의한 현상이 발생하는 것을 예로 들어, 과거의 행동이 미래에 영향을 미치는 순행성에 대해 의문을 제기했습니다.

워튼 씨 연구팀에 의하면 역행성과 같은 역인과율은 양자얽힘이나 터널효과 등의 종래의 물리학이나 양자역학에서는 설명이 곤란한 이상한 현상을 설명할 수 있을 가능성이 있다는 것. 또한 역인과율은 시간이 순행·역행하는지에 관계없이 물리법칙이 같아진다는 '시간 대칭적인 우주관'에 대해 탐구하는 것이 가능하게 된다고 알려져 있습니다.


역인과율적 생각은 일반적인 시간여행과는 달리 신호나 물체를 과거에 보낼 수 없습니다. 역인과율이란 미래의 상황이 과거의 상태와 상관된다는 메커니즘이라고 합니다.

웨스턴 대학 로트만 철학연구소의 에밀리 애드럼 씨는 “시간대칭적으로 양자역학을 이해하기 위해서는 역행성과 같은 소급적 인과관계가 필요하다”며 같은 발생원으로부터 입자를 받은 2명의 인물이 몇 광년 떨어져 있는데도 상관관계를 찾아낸다는 사고실험을 소개했습니다. 애드럼 씨에 따르면 역인과율 연구자들은 이러한 입자가 과거에서 발생하는 상관관계를 나타내고 있다고 주장한다고 합니다. 즉, 두 사람이 각각 입자에 대해 수행하는 측정은 과거 입자의 특성에 영향을 줄 수 있다고 합니다.

워튼 씨는 “역인과율은 양자얽힘에 대해 양자역학보다 자연스럽게 설명할 수 있다”며 역행성의 이론은 만물의 이론에서 중요하게 여겨지는 중력이 양자수준에서 어떻게 작동하는지 설명할 수 있다”고 밝혔습니다.


그러나 역인과율에 대해서는 물리학자나 철학자와 같은 전문가들 사이에서도 의견이 나뉘어져 있으며 워튼 씨는 “과학자가 실용적인 이유로 작성한 법칙과 자연현상으로 발생하는 것을 구별하기 위해서는 주의가 필요하다"고 설명했습니다.

프라이스 씨는 “역인과율이 양자역학과 고전물리학 사이의 모순을 해결하는 데 도움이 될 수 있다”며 역행성으로 인해 미래의 상태와 과거의 사건의 상관관계를 설명할 수 있는 가능성이 있다고 보았습니다.

게다가 역인과율의 사고방식은 파동함수와 파동함수의 수축을 이해하기 위한 새로운 방법을 제공함으로써 종래의 양자역학과 고전물리학을 통합하는 새로운 수단을 제공할 수 있다고 여겨지고 있습니다.

워튼 씨는 "우리의 목표는 역인과율에 대한 더 일반적인 모델을 고안하는 것이고 계속 연구를 진행할 것"이라고 밝혔습니다.

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수소나 헬륨과 같은 가벼운 핵종이 융합하여 더욱 무거운 핵종이 되는 것을 핵융합 반응이라 부르며 이 반응에 의해 방출되는 핵융합 에너지를 이용한 핵융합발전은 기존의 발전방식을 대체하는 깨끗하고 효율적인 발전방식이 될 것으로 기대되고 있습니다. 최근 미국의 핵융합발전기술개발기업인 TAE Technologies와 일본의 핵융합과학연구소(NIFS)가 수소와 붕소를 사용한 혁신적인 핵융합기술 테스트에 성공했다고 보고했습니다.

First measurements of p11B fusion in a magnetically confined plasma | Nature Communications
https://doi.org/10.1038/s41467-023-36655-1

First measurements of hydrogen-boron fusion in a magnetically confined fusion plasma
https://phys.org/news/2023-02-hydrogen-boron-fusion-magnetically-confined-plasma.html

First measurements of hydrogen-boron fusion in a magnetically confined fusion plasma

As fusion developers around the world race to commercialize fusion energy, TAE Technologies has pioneered the pursuit of the cleanest and most economical path to providing electricity with hydrogen-boron (also known as p-B11 or p11B), an abundant, environm

phys.org


'100,000 years of power' | US-Japan team hails H2-boron plasma fusion breakthrough | Recharge
https://www.rechargenews.com/energy-transition/100-000-years-of-power-us-japan-team-hails-h2-boron-plasma-fusion-breakthrough/2-1-1411318

'100,000 years of power' | US-Japan team hails H2-boron plasma fusion breakthrough

California-based TAE Technologies and Japan’s National Institute for Fusion Science claim success testing new fuel cycle, opening door to cleaner, lower cost en

www.rechargenews.com


핵융합 반응은 에너지 생성시에 핵폐기물이나 온실가스를 거의 생성하지 않는다는 특징을 가지고 있기 때문에 새로운 클린 에너지원으로 기대되고 있습니다. 현재 세계 각국에서 수십 개 이상의 팀이 핵융합발전의 실용화를 목표로 경쟁하고 있으며 주류는 수소와 삼중수소(트리튬)를 이용한 핵융합입니다. 그러나 트리튬은 방사능을 가진 방사성 동위원소인데 매우 희소하고 고가라는 단점이 있습니다.

그래서 TAE Technologies는 수소-트리튬 핵융합발전을 대체하는 방식으로 지구상에 풍부하게 존재하고 더욱 안전한 붕소를 사용한 수소-붕소 핵융합발전의 개발에 임하고 있습니다. 2021년에는 NIFS와 제휴하여 NIFS의 대형 헬리컬 장치(LHD)를 사용하여 수소-붕소 핵융합반응의 실험을 실시할 것이라고 발표했습니다.


이번에 미일 연구팀은 플라즈마를 가두기 위해 자기장을 이용한 자기장 가두기 방식을 사용하여 사상 최초의 수소-붕소 핵융합 반응의 테스트를 완료했다고 보고했습니다. 수소-붕소 핵융합 반응에서는 부산물로서 알파입자라는 헬륨의 원자핵이 방출됩니다. 연구팀은 이를 이용하여 커스텀 설계한 검출기를 이용하여 핵융합 반응에 수반되는 알파입자의 방출을 확인했다고 합니다.

TAE Technologies의 CEO인 Michl Binderbauer는 “이 실험은 우리에게 풍부한 데이터를 제공하고 수소-붕소가 실용 규모의 핵융합발전에 적합하다는 것을 보여줍니다. 우리는 물리적인 과제를 해결하고 이 비방사성이고 풍부한 연료(붕소)를 이용한 혁신적이고 새로운 형태의 탄소 프리 에너지를 세계에 제공할 수 있다고 확신하고 있다"고 말했습니다.

많은 핵융합발전 기업은 플라즈마를 가두기 위해 토카막형을 채용하는데 TAE Technologies는 역장 배열(FRC)이라는 방식을 채용하고 있습니다. 일반적인 토카막형에서는 사용하는 연료가 수소-트리튬으로 한정되어 버리지만 TAE Technologies가 채용하는 FRC는 범용성이 높고 수소-트리튬뿐만 아니라 수소-붕소나 트리튬 -헬륨 같은 조합에도 대응할 수 있다는 것. 또한 FRC는 토카막형에 비해 설치면적이 적어 최대 100배의 전력을 생성할 수 있을 가능성이 있다고 합니다.

TAE Technologies는 이번 연구결과를 통해 2030년대에 최초의 수소-붕소 핵융합발전로를 사용하여 전력을 공급하는 최종 목표를 향해 그때까지 기술 라이센스의 공여가 가능하게 되도록 노력할 예정이라고 합니다.

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By Aleksey Gureev source:https://www.flickr.com/photos/spyromus/1814739788/


약 4500년 전에 이집트에서 건설된 기자의 대피라미드(쿠푸왕의 피라미드)는 높이 약 140m의 세계 최대의 피라미드이며 장대한 외관과 복잡한 내부구조가 많은 사람의 주목을 끌고 있습니다. 그런 쿠푸왕의 피라미드에 숨겨진 수수께끼의 공간을 지상에 쏟아지는 우주선 중 상당량을 차지하는 뮤입자(뮤온)를 사용하여 정확하게 매핑하는 데 국제연구팀이 성공했습니다. 또 내부공간에 스코프를 삽입하여 촬영한 영상도 공개했습니다.

Precise characterization of a corridor-shaped structure in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons | Nature Communications
http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-36351-0

Hidden corridor in Egypt’s Great Pyramid mapped with cosmic rays | New Scientist
https://www.newscientist.com/article/2362300-hidden-corridor-in-egypts-great-pyramid-mapped-with-cosmic-rays/

Hidden corridor in Egypt’s Great Pyramid mapped with cosmic rays

A 9-metre-long corridor in the 4500-year-old Great Pyramid of Giza that was discovered in 2016 has now been mapped, and researchers have used a tiny camera to peer inside

www.newscientist.com


Scientists have mapped a secret hidden corridor in Great Pyramid of Giza | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2023/03/scientists-have-mapped-a-secret-hidden-corridor-in-great-pyramid-of-giza/

Scientists have mapped a secret hidden corridor in Great Pyramid of Giza

The corridor is 30 feet long and likely slopes upward. Where it leads is still a mystery.

arstechnica.com


피라미드의 내부구조 스캔을 목표로 카이로 대학과 프랑스의 HIP 연구소가 주도하는 프로젝트인 ScanPyramids는 2016년에 쿠푸왕의 피라미드의 북측에 숨겨진 미지의 공간이 있다는 연구결과를 보고했습니다. 그리고 이번에 새롭게 국제연구팀은 뮤온을 사용하여 공간의 내부구조를 정확하게 매핑하는 데 성공했습니다.

뮤온은 우주선이 대기와 충돌하여 생기는 투과력이 강한 소입자이며 밀도가 낮은 기체와 밀도가 높은 고체에서는 다른 상호작용을 하기 때문에 뮤온을 검출하는 방식으로 밖에서는 보이지 않는 물체의 내부구조를 스캔할 수 있습니다. 뮤온 라디오그래피(Muon Radiography)라 불리는 이 기법을 이용함으로써 피라미드와 같은 건축물에 존재하는 숨겨진 공간을 검출할 수 있습니다.

연구팀은 나고야대학이 개발한 소립자의 궤적을 입체적으로 기록하는 원자핵 건판과 판독시스템을 이용하여 피라미드 북측에서 연장되는 통로의 다양한 장소에 뮤온검출기를 배치하여 조사를 실시했습니다. 그 결과, 쿠푸왕의 피라미드 북측에 길이 약 9m, 폭과 높이가 2m로 천장부분이 박공형으로 되어 있는 수평한 공간이 있었습니다.

피라미드의 다양한 장소에 배치된 뮤온검출기


숨겨진 공간은 스코프로 직접 촬영이 가능할 정도로 피라미드의 표면에 가까워 스코프를 삽입하고 내부영상을 촬영하는 데에도 성공했습니다.

ScanPyramids SP-NFC 2023 Report
https://vimeo.com/803685954


미리 튜브와 같은 것으로 스코프가 통과하는 공간을 확보한 후 스코프를 삽입합니다. 좌우나 바닥은 바위표면이지만 상부는 깔끔한 박공형으로 갖추어져 있습니다. 공간은 좁아 보이지만 연구팀이 공개한 스케치를 보면 인간이 설 수 있을 정도의 높이인 것을 알 수 있습니다.


이집트 고고학 최고평의회 사무총장의 자히 하와스 씨는 3월 2일 기자회견에서 이 공간은 건축재료의 중량에 의한 부하를 경감하기 위해 만들어졌을 가능성이 크다고 보았습니다. 논문의 공동 필두저자인 파리-사클레 대학의 연구자인 Sébastien Procureur 씨도 이 공간이 중량 경감 구조의 테스트로서 만들어졌을 가능성이 있다고 동의했습니다.

Posted by 말총머리
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스포츠용품을 판매하는 Wilson이 새롭게 3D 프린트로 만들 수 있는 농구공의 설계에 나선 사실을 밝혔습니다. 새로운 설계의 볼은 수지로 되어 있고 다수의 구멍이 뚫린 구조를 하고 있는데 무게나 탄력은 통상의 농구와 거의 다르지 않다고 합니다.

Airless Basketball Prototype | Wilson Sporting Goods
https://www.wilson.com/en-us/explore/basketball/airless-prototype

Wilson Created an Airless 3D-Printed Basketball of the Future
https://gizmodo.com/wilson-eos-nba-airless-basketball-that-never-goes-flat-1850139570

Wilson's 3D-Printed Basketball Is Full of Holes But Will Never Go Flat

Created using high-end 3D-printing technology, the basketball weighs and bounces like traditional balls, but never needs to pumped full of air.

gizmodo.com


The Making of the Wilson Airless Prototype Basketball - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=elyhSE6Tkus


Wilson은 항공우주산업 및 의료산업을 위해 3D 인쇄기술을 제공하는 EOS와 손을 잡고 새로운 디자인의 볼 'Airless'의 프로토타입을 제조했습니다.

Airless의 내부는 공동으로 되어 있으며 육각형으로 미세하게 각진 수지의 층이 표면을 덮고 있습니다. 내부를 공기가 자유롭게 통과할 수 있으므로 공기를 주입할 필요가 없습니다. 무게, 크기, 반발력 등은 일반 농구공과 거의 일치한다고 합니다.


다양한 색상으로 염색하는 것도 가능하며 전체를 검게 물들인 프로토타입이 2023년 NBA 올스타 게임에서 이미 공개되었습니다.


윌슨 씨는 앞으로도 디자인 개발과 개량을 계속할 예정이며 “전세계의 코트에서 사용할 수 있게 되기까지는 아직 해야 할 일이 많지만 우리는 이 공이 보여줄 가능성을 기대하고 있다”고 전망했습니다.

Posted by 말총머리
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OpenAI의 대화형 AI 'ChatGPT'는 인간의 질문에 대해 매우 자연스럽게 대답할 수 있습니다. 어떻게 자연스러운 문장을 생성하고 잘 작동하는 ChatGPT 내부에서 일어나고 있는 비밀을 소프트웨어 회사 울프람 리서치의 CEO이자 이론물리학자인 스티븐 울프람 씨가 설명했습니다.

What is ChatGPT doing...and why does it work?
https://twitter.com/stephen_wolfram/status/1626682559982710785?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E1626682559982710785%7Ctwgr%5Eac7ac5837e7b40bd233b0ff199f03e6fff315922%7Ctwcon%5Es1_&ref_url=https%3A%2F%2Fgigazine.net%2Fnews%2F20230222-why-chatgpt-work%2F

What Is ChatGPT Doing … and Why Does It Work?—Stephen Wolfram Writings
https://writings.stephenwolfram.com/2023/02/what-is-chatgpt-doing-and-why-does-it-work/

<div style="max-width: 480px;">What Is ChatGPT Doing … and Why Does It Work?</div>

Stephen Wolfram explores the broader picture of what's going on inside ChatGPT and why it produces meaningful text. Discusses models, training neural nets, embeddings, tokens, transformers, language syntax.

writings.stephenwolfram.com


울프람 씨는 우선 "ChatGPT가 항상 그리고 기본적으로 할 일은 지금까지 얻은 텍스트의 '합리적인 연속'을 만드는 것"이라고 설명했습니다. 여기서 말하는 '합리적인 연속'이란 사람이 문장을 읽을 때 다음에 누군가가 무엇을 쓸지 기대하는 내용을 의미합니다. ChatGPT는 웹에서 수십억 개의 텍스트를 스캔하여 어떤 문장이 작성되었을 때 다음에 어떤 문장이 작성되는지에 대한 확률을 예측합니다.

예를 들어 'The best thing about AI is its ability to(AI의 가장 뛰어난 점은 ~라는 능력입니다)'라는 문장을 ChatGPT는 관련된 문장을 스캔한 텍스트로부터 찾아내고 의미가 일치하는 것을 확률로 순위를 매깁니다.


이 '다음에 계속되는 단어의 랭킹'을 반복하는 식으로 문장을 작성하는데, 울프람씨에 의하면 랭크했을 때의 최고 랭크의 단어를 항상 선택하는 것은 아니라고 합니다. 항상 최고 랭크의 단어를 선택하면 창조성이 없는 단조로운 문장이 되기 때문에 굳이 랭크가 낮은 단어가 선택되는 일도 있다고 합니다. 따라서 동일한 프롬프트를 여러 번 사용해도 매번 다른 답변이 반환될 가능성이 높습니다.


ChatGPT의 원리에 대해서 퀸즐랜드 대학의 경제학 조교수이자 체스 그랜드 마스터인 데이비드 스마든 씨도 비슷한 지적을 했습니다. 스마든 씨에 의하면 ChatGPT는 대략 문장의 시작부터 다음에 올 가능성이 가장 높은 단어를 예측해 나간다는 방식이기 때문에 사실에 관한 질문을 했을 때 있을 것 같은 단어의 조합만을 중시해 존재하지 않는 것을 짜내어 대답하는 경우가 자주 있다는 것.

울프람 씨는 ChatGPT가 '다음에 오는 단어 순위'를 통해 문장을 생성해 가는 구조에 대해 설명했습니다. 순위지정을 위한 확률표를 얻기 위해 ChatGPT는 먼저 기본이 되는 언어모델 신경망을 취득합니다.


그런 다음 검색된 네트워크 모델을 텍스트에 적용하고 모델에 따라 다음 확률이 높은 단어의 상위 5개를 찾습니다.


이것을 반복함으로써 확률이 높은 단어를 문장에 추가합니다. 단어 선택에서 임의의 정도를 변경하면 항상 상단 단어를 선택하는 것이 아니라 다른 텍스트를 출력합니다.


울프람 씨는 "다음에 올 가능성이 높은 단어를 선택한다"라는 구조에 대해 더욱 세세한 구체예를 나타내고 있습니다. Wikipedia의 '고양이'와 '개'에 대한 기사에서 사용되는 영어샘플을 얻은 경우 문자의 출현빈도를 계산할 수 있습니다.


추출한 빈도에 따라 일련의 문자를 생성해 그것을 특정 확률로 단어별로 단락을 넣었을 경우 이하와 같은 문장이 됩니다. 어느 정도 그럴듯해 보이지만 랜덤하게 문자를 선택하는 것만으로는 실제 단어로 읽을 수는 없습니다.


그래서 여기에 일반적인 영어 텍스트에서 '문자의 쌍'의 확률을 추가합니다. 예를 들면 'q'는 문자가 왔을 경우에는 쌍이 되는 문자는 'u'를 제외하면 확률이 제로가 되어 있는 것을 알 수 있습니다. 이와 같이 2문자씩을 보고 단어를 생성하면 전혀 읽을 수 없는 문장에 실제로 존재하는 단어가 포함되게 됩니다.


게다가 똑같이 쌍뿐만 아니라 문자가 길게 계속되는 경우의 조합확률에 대해서도 충분한 양의 텍스트가 있으면 추정치를 얻을 수 있습니다. 그러면 무작위 단어를 생성해도 더욱 현실적인 문장이 됩니다.


마찬가지로 ChatGPT는 문자가 아닌 전체 단어를 대규모 텍스트 데이터에서 단어가 얼마나 일반적으로 사용되는지를 추정하고 각 단어가 개별적으로 무작위로 선택되는 문장을 생성합니다. 그러나 여기에서도 문자에서 단어를 생성한 것과 마찬가지로 확률만으로는 의미가 지나는 문장은 생성되지 않습니다. 그 때문에 여기에서도 문자와 같이 '단어의 쌍' 또는 복수의 조합확률도 고려에 넣어 더욱 있을 수 있는 문장에 가까워져 간다고 합니다.

울프람 씨는 “ChatGPT가 무엇을 하고 있는지를 설명했지만 어떻게 작동하는지를 설명하는 것은 어렵다"며 예를 들어 신경망이 고양이의 이미지를 인식하는 경우 그것이 얼마나 어려운 시도인지 이해할 수 있지만 실제로 네트워크 내에서 수행되는 프로세스를 구체적으로 설명하는 방법은 계산상의 블랙박스가 포함되어 있기 때문에 존재하지 않는다는 것.


울프람 씨에 의하면 ChatGPT는 1750억의 파라미터를 가지는 거대한 신경망으로 언어이해 태스크에 뛰어난 Google의 'Transformer'라는 신경망 아키텍처를 최대의 특징으로 하고 있습니다. Transformer는 번역모델로 개발되었지만 이미지와 같은 매개변수를 언어와 마찬가지로 번역하는 프로세스로 매핑할 수 있기 때문에 시퀀스의 일부에 다른 부분보다 '주의를 기울인다'는 개념을 도입해 사물을 모듈화할 수 있다는 것.

The generative AI revolution has begun—how did we get here? | Ars Technica
https://arstechnica.com/gadgets/2023/01/the-generative-ai-revolution-has-begun-how-did-we-get-here/

The generative AI revolution has begun—how did we get here?

A new class of incredibly powerful AI models has made recent breakthroughs possible.

arstechnica.com


울프람 씨는 ChatGPT의 실제 동작을 3단계로 나누어 설명했습니다. 먼저 기존 텍스트에 해당하는 일련의 토큰을 검색하고 이에 해당하는 규칙을 숫자형 배열로 찾습니다. 그런 다음 규칙을 '표준적인 신경망 방법'으로 조작하고 값이 네트워크의 연속 레이어를 '파급'하면 새로운 규칙이 생성됩니다. 그리고 이 규칙을 얻고 거기에서 약 50,000개의 값의 배열을 생성합니다. 이 배열은 다양한 토큰의 가능성을 나타내는 확률이 되기 때문에 단어를 조합해 나갈 확률이 도출됩니다.

울프람에 따르면 이러한 모든 메커니즘은 신경망에 의해 구현되고 모든 것이 트레이닝 데이터에서만 학습되기 때문에 전체 아키텍처를 제외하고는 아무것도 명시적으로 설계되지 않았다고 합니다. 그러나 전체 아키텍처 설계는 모든 종류의 경험과 신경망에 대한 지식을 반영합니다.


아키텍처의 구조로서는 우선 입력된 무수의 토큰을 '임베디드 벡터'로 변환해 Transformer의 주요 기능인 '주의를 기울이기' 기능으로 일련의 텍스트를 집중적으로 되돌아보는 식으로 단어의 조합을 이해하거나 전체의 통일감을 정돈할 수 있습니다. 이러한 주의 프로세스를 통과한 후 Transformer는 일련의 토큰을 최종 컬렉션으로 변환하기 때문에 ChatGPT는 컬렉션을 가져오고 디코딩한 후 다음 단어의 확률 목록으로 만듭니다. 울프람 씨는 "복잡해 보일 수 있지만 실제로는 단순한 신경망이 숫자 입력 모음을 얻고 특정 가중치와 결합해 목록으로 마무리하는 간단한 요소로 이루어져 있다”고 설명했습니다.

마지막으로 울프람 씨는 “최종적으로 주목해야 할 것은 이러한 모든 작업이 어떤 형태로 연계되어 텍스트를 생성하는 뛰어난 인간적인 작업을 할 수 있다는 것입니다. 본인이 아는 한 이러한 것이 기능하는 '궁극의 이론적 이유'는 존재하지 않는다는 것을 다시 강조해 둘 필요가 있습니다. 과학적 발견으로 본다면 ChatGPT와 같은 신경망에서 인간 두뇌가 언어를 생성하기 위해 수행하는 작업의 본질을 포착할 수 있을 것"이라고 보았습니다.

Posted by 말총머리
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어린 시절 놀이 중 하나로 팽이 돌리기가 있었습니다. 기세 좋게 도는 동안은 똑바로 서 있지만 회전속도가 느려지면 축이 기울어져 흔들리기 시작합니다. 이 움직임을 세차운동이라고 합니다. 실은 크기도 형태도 모를 정도의 작은 소립자도 세차운동을 하고 있습니다. 우리는 이 소립자의 세차운동을 초정밀하게 측정함으로써 우주형성의 수수께끼를 푸는 단서를 얻으려고 노력하고 있습니다.

보통의 팽이와 달리 회전부분이 테두리에 포함되어 중심부만 도는 팽이를 지구팽이라고 합니다. 베어링 부분이 정밀하게 만들어져 마찰이 작기 때문에 지구팽이를 사용한 '줄다리기'나, 외측의 프레임을 잡아 따로 다른 장소에 옮길 수도 있습니다.

by Steve Berry source:https://www.flickr.com/photos/unloveable/2398638074


회전하는 지구팽이를 부드럽게 책상에 놓으면 그 자리에서 계속 돕니다. 하지만 잠시 후 축이 약간 기울어지면 세차운동을 시작합니다. 팽이 자체가 회전을 계속하면서도 기울어진 축이 크게 원추형을 그립니다. 보통의 팽이에서도 세차운동을 일어나지만 곧 멈춰 버립니다. 지구팽이라면 세차운동을 한 채 오랫동안 계속 돌아갑니다.

이 세차운동은 중력으로 인해 발생합니다. 우주공간이라면 중력이 매우 작기 때문에 세차운동을 시작하지 않고 팽이는 언제까지도 계속 돌게 됩니다.

소립자도 팽이의 세차운동과 비슷한 움직임을 합니다. 그것은 '스핀'이라는 소립자의 특성으로 인해 발생합니다. 스핀은 소립자의 자전과 같은 것이라고도 생각할 수 있지만 신기하게도 하나의 소립자의 스핀은 상향이나 하향 상태 중 하나를 취할 수 있습니다.

스핀을 가진 소립자는 스핀의 방향을 따라 '작은 자석'을 형성합니다. 이 때문에 스핀을 가진 소립자를 자기장에 넣으면 소입자는 세차운동을 시작합니다. 팽이를 돌리면 중력의 영향으로 세차운동을 시작하는 것과 같습니다.

Muon source:https://en.m.wikipedia.org/wiki/Muon


전자의 동료로 질량이 전자의 약 200배인 뮤온을 사용하면 이 세차운동의 모습을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 뮤온은 정지하고 있으면 2.2마이크로초의 수명을 다해 1개의 전자와 2개의 중성미자라는 소립자로 붕괴합니다. 자기장 안이라면 붕괴하기까지의 시간에 세차운동으로 스핀의 방향이 빙글빙글 바뀝니다. 스핀이 회전하는 모습을 관찰할 수는 없지만 붕괴했을 때 나오는 전자의 방향을 측정하면 붕괴했을 때 스핀이 어느 쪽을 향하고 있었는지 알 수 있습니다. 세차운동의 측정에는 이 성질을 이용합니다. 스핀의 방향을 갖추어 뮤온을 자석 속으로 던져 전자가 나올 때까지의 시간과 나오는 방향을 측정하는 것입니다. 1마이크로초 후에 나온 전자는 60도의 방향, 1.1마이크로초 후에 나온 전자는 120도의 방향이라는 식입니다. 이것을 많이 반복하면 컷이 연결되어 스핀의 세차운동 모습을 알 수 있습니다.

매우 작고, 구형인지 선인지, 혹은 단순한 점에 지나지 않는지 모르는 소입자이지만 실은 이런 식으로 빙글빙글 돌고 있습니다. 1997년부터 2001년까지 세차운동의 정밀 측정은 미국의 브룩헤이븐 국립연구소에서 실시되었습니다. 이에 따르면 '뮤온 자신이 가지는 자석의 강도'가 이론에 근거한 계산과 측정결과 사이에는 오차의 범위를 크게 넘어 차이가 보였습니다.

무엇이 원인으로 어긋나는 것일까? 한 가지 가능성은 소립자 물리학자가 아직 모르는 반응이 있고 그것이 올바르게 이론계산에 통합되지 않았다는 것입니다. 이론계산에는 우주의 초기부터 지금까지 일어날 수 있는 소입자의 반응을 모두 받아들여 계산할 필요가 있는데 어쩌면 아직 미지의 반응이 있을지도 모릅니다. 그 밖에도 실험에서 어떠한 간과가 것이 있거나 통계적인 변동으로 실험결과가 실제 값에서 벗어났을 가능성도 있습니다.

이를 위해서는 더 높은 정확도로 실험해야 합니다. 현재 미국의 페르미 국립연구소에서 새로운 실험이 진행되고 있으며 J-PARC에서도 독자적인 실험 준비가 진행되어 전세계 연구자들이 결과를 기다리고 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ミューオンはどっち向きに回ってるの?~素粒子の歳差運動~
https://www.kek.jp/ja/newsroom/2020/04/17/1200/

Posted by 말총머리
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source:https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Abraham_Wald_in_his_youth.jpg


생존 바이어스란 무엇인가 선택을 한 사람이나 사물만을 기준으로 판단함으로써 그 선택을 하지 않은 사람의 경우를 생각하지 않는 바이어스입니다. 이 생존 바이어스를 유명하게 한 에피소드 중 하나인 '제2차 세계대전 중 폭격기의 손상'을 검토한 통계학자인 아브라함 왈드(Abraham Wald)에 대해 수학의 역사에 관한 에세이 사이트 Privatdozent가 설명했습니다.

The Legend of Abraham Wald - by Jørgen Veisdal
https://www.privatdozent.co/p/the-legend-of-abraham-wald

The Legend of Abraham Wald

Historians of science sometimes lament the fact certain historical figures are famous for the wrong reasons. Alan Turing (1912-54) is perhaps the best example of this phenomenon. Most people associate Turing with the breaking of an encryption device called

www.privatdozent.co


왈드는 제2차 세계대전 중 적의 사격으로 인한 폭격기의 손상을 최소화하는 방법을 검토했습니다. 이때 해군분석센터의 연구자는 “임무에서 돌아온 항공기로 손상이 가장 많았던 부분의 장갑을 두껍게 해야 한다”고 주장했습니다.

이 때의 손상 분포 데이터가 아래의 이미지로 빨간 점이 손상된 곳입니다.


그러나 왈드는 “해군분석센터에 의한 연구는 임무에서 생환한 항공기만 고려하고 있다”고 지적하며 상기의 손상 분포 데이터에서는 폭격기의 조종석 주변, 엔진부분, 양익 중앙 부분, 동체 후방 부분은 전혀 손상을 받지 않는 것처럼 보입니다. 그러나 손상분포 데이터 자체는 생환한 항공기만을 대상으로 하고 있기 때문에 조종석 주변, 엔진부분, 양익 중앙 부분, 동체 후방 부분이 손상된 전투기는 생환할 수 없었다는 가능성에도 고려할 필요가 있다는 것입니다.

이 에피소드는 '생존 바이어스'의 개념을 크게 상징하는 것으로 왈드의 이름도 이 폭격기의 손상 분포 데이터와 함께 언급되는 경우가 많습니다. 그러나 Privatdozent는 "확실히 이 생존 바이어스 에피소드는 현명한 것이지만 왈드의 과학에 미친 중요한 공헌과는 거리가 멀다"고 설명했습니다.

왈드는 1902년 10월 31일 오스트리아-헝가리 제국의 동부(루마니아)에서 태어났습니다. 왈드의 아버지는 유대인 사업가로 유대교 계율에 따라 토요일 수업에 나갈 수 없었기 때문에 현지 학교에 다닐 수 없었다고 합니다. 가정교사로부터 수업을 받으면서 시험을 쳐 바베슈 보여이 대학(Universitatea Babeș-Bolyai) 수학부에 진학했고 1927년 왈드는 비엔나 대학의 수학연구소에 입학했습니다.

왈드는 칼 멩거의 지도로 현대수학의 아버지로 불리는 다비드 힐버트가 검토한 기하학 공리를 연구했습니다. 왈드의 연구결과는 높게 평가되었고 힐버트의 저서에서도 왈드에 의한 증명이 인용되었습니다. 왈드는 1931년 박사 학위를 취득하여 비엔나 대학의 대학원을 졸업한 후에도 기하학 연구를 계속했습니다.

source:https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Abraham_Wald_in_his_youth.jpg


왈드는 대학원생으로서 매우 우수한 성적을 거두었지만 당시의 비엔나에는 공직이 거의 없었고 오스트리아에서 유태인이 차별받고 있었기 때문에 왈드는 비엔나에서 대학의 직업을 구할 수는 없었습니다. 왈드의 헝가리 사투리와 외형은 반유태주의가 높아지는 있던 비엔나에서는 분명히 차별의 대상이 되었고 왈드는 일상생활조차 영위하기 힘든 상태였다고 합니다.

왈드의 스승인 멩거는 친분이 있던 경제학자 칼 슈레싱어와 오스카르 모르겐슈타인에게 고등수학을 가르치는 가정교사 일을 왈드에 소개했습니다. 이것이 왈드를 경제학이나 통계학에 흥미를 갖는 계기가 되었습니다.

그 후 왈드는 슈레싱어와 교우를 쌓아 수리경제학 연구를 시작했습니다. 1934년에는 "새로운 생산함수의 고유한 비음의 가해성에 대해"와 "경제적 가치이론의 생산방정식에 대해"라는 두 가지 논문을 발표했습니다. 이 논문은 발표 당초 주목받지 않았지만 모르겐슈타인에 의해 경제학지에 발표되었고 그 후 영어로 번역되어 세계 각국에도 알려지게 되었습니다. 수리경제학의 연구가 계기가 되어 왈드는 미국의 경제학연구기관인 코울즈재단으로부터 초청을 받았지만 비엔나를 떠나려 하지 않았습니다.

그러나 1938년 3월에 나치 독일이 오스트리아 공화국의 합병을 강행함에 따라 비엔나에서 반유태인 기운은 점점 더 강해져 왈드는 초청을 받아들여 1928년 가을에 미국으로 이주했습니다. 덧붙여 비엔나에 남은 왈드의 형제나 가족은 제2차 세계대전 중에 아우슈비츠의 강제수용소에 보내져 목숨을 잃었다고 합니다.

미국으로 이주한 후 왈드는 1941년에 결혼했고 같은 해에 콜롬비아 대학의 조교수로 채용되었으며 1944년에는 수리통계학 교수가 되었습니다. 위의 생존 바이어스 에피소드는 컬럼비아 대학에서 통계연구 그룹의 일원으로 군대와 협력했을 때의 성과입니다.


1950년, 인도 정부의 초대에 왈드는 아내와 함께 인도로 여행을 떠났는데 도중 비행기가 추락했고 왈드 부부를 포함한 승객 전원이 목숨을 잃었습니다. 모르겐슈타인은 “왈드는 삶의 절정기에 과학계와 많은 친구로부터 떠나갔다. 왈드와 그의 아이디어는 상실되었지만 그가 완성한 업적은 다음 세대를 지도하기 위해 계속 살아나갈 것"이라고 추모했습니다.

덧붙여 왈드는 평생 100권 이상의 책과 논문을 출판했으며 멩거와 모르겐슈타인은 왈드의 평생과 실적을 정리한 책을 발표했습니다.

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우리 몸을 구성하는 물질은 아주 작은 원자로 이루어져 있고 원자는 원자핵과 여러 전자로 구성되어 있습니다. 따라서 물질로 구성된 우리는 많은 전자로 만들어집니다.

모든 물질은 더 이상 분할할 수 없는 입자인 '소립자'로 만들어진 것으로 추정됩니다. 전자는 최초로 발견된 소립자로 19세기 말부터 20세기 초에 걸쳐 다양한 실험을 통해 전자의 성격이 밝혀졌습니다. 작은 질량을 가지고 마이너스의 전하를 가지고 있으며 '스핀'이라는 이상한 성질을 가지고 있다는 사실도 알게 되었습니다. 20세기 중반 즈음 물질 중의 전자의 운동에 대해서도 많은 것이 밝혀졌습니다. 예를 들어 물질은 전기가 흐르는 '금속', 흐르지 않는 '절연체', 그 중간에서 약간 전기가 흐르는 '반도체'로 나뉩니다. 이러한 물질에서의 전자의 운동은 '밴드이론'이라고 불리는 고체전자론으로 매우 잘 이해할 수 있게 되었습니다. 그 이론에 따르면 전자는 물결처럼 운동하면서 물질 속을 돌아다닐 수 있다고 생각합니다. 하나의 전자에 주목하면 그 전자는 주위의 플러스 전하를 가지는 원자핵이나 마이너스 전하를 가지는 다른 전자의 영향을 받으면서 운동합니다. 또 다른 전자에 주목하면 이전 전자와는 다른 장소에 있기 때문에 주위의 원자핵이나 전자로부터의 영향이 달라집니다. 그렇지만 이 이론에서는 주위의 원자핵이나 다른 전자로부터의 영향을 어쨌든 평균화해 모든 전자는 완전히 같은 환경 하에서 운동하고 있다고 취급하는 근사(평균장 근사)를 했습니다. 이것이 밴드이론의 대담하고 훌륭한 점입니다. 이 이론은 대성공을 거두었고 물질 대부분의 전자기적 성질을 설명할 수 있었습니다. 밴드이론은 고체물리학의 기초 중의 기초이며 지금도 전자재료와 자성재료를 만들기 위한 견고한 이론적 기초를 제공합니다.

그러나 1970년대 즈음이 되면 이 이론으로는 설명할 수 없는 현상을 나타내는 물질군이 차례로 발견됩니다. 무거운 전자계라고 불리는 금속적 물질그룹도 그 중 하나입니다. 그 이름에서 알 수 있듯이 전자가 그 물질 안에서 매우 무거워집니다. 통상의 전자에 비해 1,000배 이상이나 무거워지는 물질도 발견되었습니다. 이 무거운 전자는 신기한 전자기 상태를 창출하기 때문에 크게 주목을 끌었습니다. 특히 지금까지 관측된 적이 없는 새로운 초전도 상태가 저온에서 발견되어 지금도 활발하게 연구가 진행되고 있습니다. 그럼 왜 그렇게 무거워질까? 근본 원인은 음전하를 가진 전자 사이에서 작용하는 강한 전기적 척력에 있습니다. 이러한 물질군은 전자간에 강한 상관이 있다 하여 '강상관 전자계'라고 불립니다. 전자 사이에 강한 상관관계가 있으면 전자는 자유롭게 움직일 수 없습니다. 전자가 움직이려고 하면 다른 전자와 마주쳐 강한 척력을 느끼게 되고 구속되어 버리기 때문입니다. 이렇게 되면 전자는 원자의 껍질 속에 갇힌 형태가 됩니다. 이러한 상황을 전자가 국재하고 있다고 표현하며 전자의 이미지는 파동이라기보다는 입자에 가깝습니다.


물결처럼 자유롭게 돌아다니고 있던 전자(편력전자)가 전자간의 강한 전기적 힘으로 국재상태(국재전자)에 가까워졌을 때 전자가 가진 다른 면이 떠오릅니다. 그것은 스핀이라고 불리는 전자의 성질로 물질 중에 자석과 같은 상태를 만들어냅니다. 이러한 물질군의 또 다른 대표선수가 1986년에 발견된 구리산화물 고온 초전도체입니다. 이 초전도체는 구리원자와 산소원자 등의 흔한 원자로 이루어져 있지만 액체 질소 온도(-196℃)보다 높은 온도에서 전기저항이 제로(초전도 상태)가 됩니다. 현재의 물성물리학의 연구의 흐름은 이 발견으로부터 시작되었다고 해도 과언이 아닙니다. 전자가 국재한 구리산화물이라는 자성 절연체로부터 일부의 전자를 빼내면 남은 전자는 조금 움직이기 쉬워집니다. 이 어떻게든 움직일 수 있는 전자가 '고온'에서의 초전도 상태를 창조한 것입니다. 현재도 이 초전도 발현원리의 연구는 활발히 행해지고 있지만 적어도 전자스핀의 변동이 중요한 역할을 하고 있다는 점은 틀림없습니다.

전자의 국재성이 높아지면 전자는 또 다른 얼굴을 드러냅니다. 그것은 '궤도'라는 성질입니다. 전자가 원자핵 주위에 국한될 때 다양한 형태의 궤도에 들어가는 것으로 알려져 있습니다. 그 때 '어느 궤도에 들어갈 것인가'라는 자유도가 생깁니다. 전자가 가득 채워진 물질은 스핀이 갖추어지면 자석이라는 성질을 나타내듯이 궤도라는 전자의 형태가 갖추어지면 신기한 성질을 보이게 됩니다. 스핀과 궤도라는 두 가지 얼굴을 가진 전자계로 최근 대히트한 물질군은 2008년 도쿄공업대학의 호소노 히데오 교수가 발견한 철계 고온 초전도체입니다. 구리산화물 고온 초전도체 때와 마찬가지로 이 철계 화합물의 전자농도를 조금 바꾸어 전자를 조금만 움직이기 쉽게 하면 이것 또한 높은 온도에서 초전도 상태가 출현한다는 것입니다. 초전도와 궁합이 나쁘다고 여겨져 온 철이 고온 초전도체가 되었기 때문에 큰 화제가 되었습니다. 그러나 이 계의 정말 재미있는 점은 전자스핀의 흔들림 뿐만이 아니라 전자궤도의 흔들림이 초전도 상태의 형성에 영향을 미친 것으로 생각되는 부분입니다.


이와 같이 전자의 국재와 편력의 틈에는 전자가 가지는 전하·스핀·궤도라는 3개의 얼굴이 나타나 생각하지 못한 다채로운 물성이 창발하는 강상관 전자계는 새로운 물성의 금광일뿐만 아니라 그 물성을 이용한 재료개발의 보고이기도 합니다. 초전도 외에도 거대 자기저항이나 멀티페로익스(Multiferroics) 등 전자재료, 자성재료 개발에 필수적 현상이 넘칩니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 電子の不思議 〜遍歴と局在の狭間で〜
https://www.kek.jp/ja/newsroom/2020/06/22/1012/

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핵자기 공명 영상법(MRI)은 수분량이 많은 뇌와 혈관 등을 영상화하는 방법으로 현대의 의료현장에 있어서 빼놓을 수 없는 기술입니다. MRI 스캔 과정에서는 촬영의 지장과 전자자기 고장을 이유로 금속제품의 반입은 일절 금지합니다. 최근 숨겨둔 권총이 MRI 장치 근처에서 폭발했고 남성이 사망하는 사고가 브라질에서 발생했습니다.

Pro-gun lawyer shot with own weapon by MRI scanner dies
https://www.telegraph.co.uk/world-news/2023/02/10/pro-gun-lawyer-shot-gun-mri-scanner-dies/

Pro-gun lawyer shot with own weapon by MRI scanner dies

Leandro Mathias de Novaes took concealed firearm into hospital where machine's magnetic field set it off

www.telegraph.co.uk


Freak Accident Kills Man After MRI Machine Triggers Loaded Handgun : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/freak-accident-kills-man-after-mri-machine-triggers-loaded-handgun

Freak Accident Kills Man After MRI Machine Triggers Loaded Handgun

A Brazilian man has passed away from injuries he received last month when a concealed handgun he was wearing discharged near an operating MRI machine, shooting him in the abdomen.

www.sciencealert.com


총기규제에 반대하는 변호사 마티아스 데 노바에스 씨는 2023년 1월 16일 브라질 상파울루의 병원에서 MRI 스캔을 받는 어머니와 동행했습니다.

MRI는 강력한 자석과 전자파를 이용하여 체내의 단면도를 촬영하기 때문에 MRI 스캔을 받는 사람은 전자기기나 장식품 등의 금속제품의 반입이 금지되어 있습니다. 노바에스 씨도 이 규정에 따라 금속제품을 제거하라는 경고를 받았지만 허리에 권총을 숨기고 있었다는 것.

그 후 구체적으로 무슨 일이 일어났는지는 알 수 없지만 MRI 스캔이 시작되자 노바에스 씨의 허리에서 총이 빠져나오며 폭발했고 총탄이 복부에 명중했습니다. 2주 이상 치료를 받았지만 2023년 2월 6일 노바에스 씨는 사망했습니다.


병원은 “지금까지의 관례대로 의사는 환자와 동반한 인물에게 검사실 내 금속제품의 반입금지에 대한 동의를 요구했습니다. 하지만 노바에스 씨는 권총의 소지에 대해 언급하지 않았고 자기 판단으로 검사실에 들어갔습니다.

MRI의 강력한 자력에 의한 사고는 지금까지 여러 건 발생하고 있습니다. 2013년에는 미국 일리노이주의 병원에서 강도사건 조사를 하고 있던 경찰관의 권총이 MRI의 자력에 의해 빼내져 MRI에 권총이 붙는 사고가 발생했습니다.

또 2018년 인도 뭄바이의 병원에서 산소통을 가진 남성이 MRI로 당겨진 충격으로 실린더에서 누출된 액체산소를 흡입하고 사망에 이른 사고가 발생했습니다.

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by IAEA Imagebank source:https://www.flickr.com/photos/iaea_imagebank/8656859377/


일본 정부는 2023년 1월 13일 각료회의에서 2023년 봄부터 여름쯤에 도쿄전력 후쿠시마 제1원자력발전소의 처리수를 바다로 방출하기 위한 방침을 굳혔습니다. 무책임하다고 단정하는 일본내 여론도 있는 한편 영국 포츠머스 대학의 환경학자로 국제원자력기관(IAEA)의 전문가 그룹의 멤버인 짐 스미스 씨가 방출이 최선의 선택이라며 그 이유와 방출의 영향에 대해 설명했습니다.

Fukushima to release contaminated water – an expert explains why this could be the best option
https://theconversation.com/fukushima-to-release-contaminated-water-an-expert-explains-why-this-could-be-the-best-option-198173

Fukushima to release contaminated water – an expert explains why this could be the best option

Japan’s Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant is set to release radioactive wastewater into the Pacific Ocean – but the cause for concern is minimal.

theconversation.com


동일본 대지진과 쓰나미로 인한 후쿠시마 제1원자력발전소 사고에서는 손상된 원자로를 냉각하기 위해 주수가 행해진 것 외에 빗물이나 지하수의 유입 등에 의해 부지 내에는 대량의 오염수가 쌓여 있으며 하루에 약 130톤의 오염수가 발생하고 있습니다.

이에 대응하기 위해 부지 내에는 1000기 이상의 탱크가 건설되어 지금까지 100만 톤 이상의 물이 저장되어 왔지만 저장공간은 한계에 도달하고 있습니다. 또 지진이나 태풍 등의 자연재해에 의해 탱크에서 물이 샐 위험성도 있습니다. 이에 일본정부는 파이프라인을 통해 저장하고 있는 물을 태평양 앞바다로 배출할 계획을 허용했습니다.

by IAEA Imagebank source:https://www.flickr.com/photos/iaea_imagebank/8657964102/


원전에서 발생한 오염수에는 코발트 60, 스트론튬 90, 세슘 137 등 방사성 원소를 거의 모두 제거하는 처리가 이루어지고 있으며 탱크에 저장되어 있는 것은 처리 후의 처리수입니다. 그러나 수소의 방사성 동위원소인 트리튬은 제거되지 않고 남아 있습니다.

스미스 씨에 의하면 물속의 수소원자 하나가 트리튬으로 바뀌어 방사성 트리튬수가 발생하는데 트리튬수는 화학적으로는 통상의 물과 같다고 합니다. 따라서 오염수에서 트리튬수를 제거하는 데는 비용과 에너지, 그리고 시간이 걸립니다. 실제로 2020년에 공개된 트리튬 분리기술의 보고서에서는 "후쿠시마 제1 원전에 즉시 실용화할 수 있는 단계에 있는 기술은 확인되지 않았다"고 결론짓고 있습니다.

처리수로부터 트리튬을 분리할 수 없기 때문에 방사성의 트리튬수가 남은 물이 바다로 방출되게 됩니다. 방사성 물질이 환경 중에 방출될 때 문제가 되는 것이 생물농축인데 예를 들어 후쿠시마 제1원자력발전소 사고나 1960년대~1970년대에 걸쳐 영국의 셀라필드 핵시설의 사고로 대량으로 방출된 방사성 세슘 137은 생물농축계수가 약 100입니다. 이는 세슘이 먹이사슬 과정에서 축적되어 신체의 방사성 세슘이 주변 물의 100배가 될 수 있음을 의미합니다.

한편 트리튬수의 생물농축계수는 약 1로 동물이 트리튬수에 노출되어도 체내의 트리튬 농도는 주위의 물과 거의 같아진다고 스미스 씨는 설명했습니다.


트리튬은 붕괴하면 베타입자라는 방사선을 발산합니다. 이 입자는 고속으로 움직이는 전자이기 때문에 생물체 내에서 트리튬이 붕괴하면 베타입자에 의해 DNA가 손상됩니다. 그러나 스미스 씨에 따르면 트리튬의 베타입자는 에너지가 그다지 강하지 않기 때문에 상당량의 방사선에 노출되기 위해서는 트리튬을 대량으로 섭취해야 한다는 것.

예를 들어 WHO가 정한 음료수 중의 트리튬의 기준치는 1리터당 1만 베크렐이지만 이것은 후쿠시마 제1원자력발전소로부터의 방출이 예정되어 있는 처리수의 수배의 농도입니다. 덧붙여 도쿄전력은 해수 희석 후의 트리튬 농도가 1500베크렐/리터 미만이 되도록 100배 이상의 해수로 충분히 희석한다고 발표했습니다.

이와 같이 트리튬수는 분리가 어렵고 환경에의 영향도 한정적이기 때문에 세계 각지의 원자력 시설은 오랜 세월에 걸쳐 트리튬을 바다로 방출해 왔습니다. 예를 들어 프랑스 북부에 있는 La Hague 재처리 공장에서는 연간 약 10페타베크렐(PB)의 트리튬이 영국해협에 방출되고 있습니다. 이에 비해 후쿠시마 제1원자력발전소에서는 연간 0.022PB의 트리튬이 합계 1PB 방출될 예정입니다. 또 트리튬은 우주에서 지구에 쏟아지는 우주선에 의해서도 발생하기 때문에 세계에서는 연간 50~70PB의 트리튬이 대기중에서 자연스럽게 생성되고 있다고 합니다.

스미스 씨는 “프랑스의 La Hague 재처리 공장에서는 후쿠시마 제1원자력발전소가 계획한 것보다 상당히 높은 비율로 트리튬이 방출되고 있지만 환경에 중대한 영향을 주고 있다는 근거는 없고 사람에게의 피폭량도 낮다”고 지적했습니다.


저장되어 있는 물을 방출할 때는 '유기결합형 트리튬'이 물에 포함되어 있는지 확인하는 작업도 중요합니다. 유기결합형 트리튬이란 유기분자 안에 있는 수소원자가 트리튬으로 대체된 것입니다. 물질적 성질이 물과 동일한 트리튬수와는 달리 유기결합형 트리튬을 포함하는 유기분자는 바다 생물에 의해 축적될 수 있습니다.

예를 들어 1990년대 중반에 Nycomed Amersham이라는 제약회사의 공장에서 영국의 웨일즈만에 트리튬을 포함한 유기분자가 방출되었는데 이때의 생물농축계수는 1만에 달했다고 합니다.

이러한 점에서 스미스 씨는 “우리가 직면하고 있는 환경문제의 장대한 스케일 중에서는 후쿠시마 제1원자력발전소에서의 방출은 비교적 작다고 할 수 있지만 주변 어업이 더욱 피해를 입을 가능성은 높을 것이고 정치나 미디어에서 논란이 되는 것은 피할 수 없다고 생각된다"고 보았습니다.

Posted by 말총머리
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source:https://twitter.com/elitedevon/status/1621957862988677120


2023년 2월 5일 미국 영공을 가로질러 중국의 정찰풍선이 대서양에서 미군에 의해 격추되었습니다. 정찰풍선의 격추에는 공대공 미사일 AIM-9 '사이드 와인더'가 사용되었는데 전투기에 탑재된 비교적 저비용의 기관포를 사용하지 않고 고가의 공대공 미사일이 사용한 이유에 대한 논의가 이루어지고 있습니다.

military - If a balloon lies within gun range, why would a 21st century warplane shoot it with a missile, instead of rotary guns? - Aviation Stack Exchange
https://aviation.stackexchange.com/questions/97384/if-a-balloon-lies-within-gun-range-why-would-a-21st-century-warplane-shoot-it-w

If a balloon lies within gun range, why would a 21st century warplane shoot it with a missile, instead of rotary guns?

I am not necessarily referring to current events, but you can if you want. Presuppose a balloon is within altitude, and range, of the guns of a warplane made in the 2000's. Particularly if a military

aviation.stackexchange.com


Chinese spy balloon shot down
https://twitter.com/elitedevon/status/1621957862988677120/mediaviewer

항공 관계 게시판 사이트 'Aviation'에서는 풍선이 기관포의 사정범위에 있음에도 불구하고 최신예의 전투기가 기관포가 아닌 미사일을 사용한 이유를 따지는 토론이 이루어지고 있습니다.

한 사용자는 전 CIA 분석전문가인 게일 헬트 씨의 발언을 인용해 "풍선의 크기가 매우 크고 고도로 비행하는 풍선은 내측과 외측의 압력차가 거의 없기 때문에 기관포로 풍선을 쏘아 구멍을 내도 곧바로 떨어지지 않고 또 지상에 낙하할 때까지 천천히 비행고도가 낮아져 민간 항공기가 날아가는 저고도를 맴돌게 될 위험이 있다”고 답했습니다.


게다가 이번 공격은 정찰풍선의 격추뿐만 아니라 탑재된 계기류 등의 회수도 목적이어서 적외선 유도로 정확한 공격이 가능한 미사일을 이용했을 가능성이 있다고 추정했습니다.

또 풍선을 상대로 한 기관포 공격은 간단한 일이 아닌데 1998년에 캐나다에서 제어불능이 된 풍선에 대해 2기의 전투기가 1000발 이상의 탄환을 쏘았지만 격추에 실패한 사례가 있다고 전했습니다.

이번 풍선의 상정된 최고고도는 6만5000피트(약 2만 미터)로 추정되고 있으며 F-22의 최고 도달고도와 거의 동일합니다. 이러한 고고도로 F-22가 비행하기 위해서는 초음속 비행으로 충분한 양력을 발생시킬 필요가 있다는 것. 고고도에서 기관포를 사용했을 경우 탄환보다 초음속의 기체가 빨라 자신이 격추될 위험성도 있다고 합니다.

또한 바람을 받아 이동하는 풍선의 이동속도는 매우 느린데 반해 전투기는 초음속으로 비행하기 때문에 표적인 풍선을 정확하게 노리고 기관포를 발사하는 것은 매우 어렵고 너무 가까워지면 전투기와 풍선이 충돌할 우려가 있으며 풍선이 전투기보다 높은 고도를 비행하는 경우 전투기는 기수를 올리지 못해 사격을 할 수 없을 수 있습니다.


한편 미사일 공격의 경우 이런 문제를 모두 해소한다는 것. 미사일에는 독자적인 엔진이 있으므로 초음속으로 비행하는 전투기에 추월당하지 않고 유도시스템을 갖춘 미사일은 자유로운 고도로 정확하게 목표를 공격할 수 있다고 합니다.

이러한 풍선의 성질이나 기관포에 의한 공격의 문제를 고려해 안전하고 확실한 격추를 실시하기 위해서 미군은 공대공 미사일 공격을 한 것으로 보여지고 있습니다.

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다이아몬드, 루비, 사파이어 등의 보석 대부분은 탄소나 산화알루미늄 등의 물질이 천연에서 결정화한 광석입니다. 보석의 가치는 보석 자체의 아름다움뿐만 아니라 천연 결정의 희소성으로도 결정됩니다. 그 조건에 해당하는 세계에서 가장 희귀한 보석은 이 세상에 단 하나만 존재한다고 합니다.

What is the rarest mineral on Earth? | Live Science
https://www.livescience.com/rarest-mineral-on-earth

What is the rarest mineral on Earth?

There is only one specimen of the rarest mineral on Earth, and it's from Myanmar.

www.livescience.com


세계에서 가장 희귀한 보석은 'Kyawthuite'로 안티몬산 비스무트라는 물질의 천연 결정으로 미얀마의 모곡(Mogok)이라는 지방에서 발굴되었습니다. Kyawthuite라는 이름은 미얀마인의 광물학자인 Kyaw Thu 씨의 이름에서 유래하고 있습니다. 유일하게 존재하는 Kyawthuite의 크기는 불과 1.61캐럿으로 붉은 주황색을 띄고 있습니다. 2015년에 국제광물학협회에 의해 인정되어 현재 미국 로스앤젤레스주 자연사박물관의 컬렉션이 되었습니다. 물론 세계에 단 하나뿐인 보석이며 시장에 나와 있지 않기 때문에 가격은 붙어 있지 않습니다.


Kyawthuite 다음으로 희귀한 보석은 'Painite'로 1950년대에 영국의 광물학자이자 보석상이었던 아서 페인에 의해 미얀마에서 발견되었습니다. Pianite의 원석은 육각기둥형의 결정으로 보석의 색은 루비와 비슷한 진홍. 원석에서 보석으로 성형된 것은 2004년까지 이 세상에 단 2개밖에 존재하지 않았습니다.

2018년에 발표된 논문에서 캘리포니아 공과대학의 조지 로스만 교수 연구팀은 Painite에 레이저를 사용하여 분광해석을 실시하고 Painite의 화학조성이 칼슘 지르코늄·알루미늄·붕소·산소의 화합물로 미량의 크롬과 바나듐도 포함되어 있다는 사실을 발견했습니다.

로스만 교수에 의하면 지르코늄은 붕소와 결합이 매우 어렵기 때문에 Painite가 천연으로 결정화하는 경우는 꽤 드물다고 합니다. 또한 크롬과 바나듐이 포함되어 Painite가 루비와 비슷한 색을 띤다는 사실을 밝혀냈습니다.

Painite source:https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Painite-255206.jpg


로스만 씨는 연구를 하기 위해 전세계의 보석상이나 광석연구가로부터 Painite의 원석을 모았는데 실제로 보석으로 컷팅할 수 있을 만큼의 질을 가진 원석은 매우 입수가 어려웠고 1캐럿당 6만 달러(약 7800만 원)의 가치가 있었다고 합니다.

로스만 씨의 연구로 Painite의 상세한 정보가 퍼지면서 미얀마에서의 보석채굴이 활발해진 영향으로 Painite는 2000년 이전보다 희소가치는 약간 내려갔지만 현재까지도 미얀마에서만 발견되고 있다고 합니다.

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전자장치를 충전기에서 분리하고 전원을 끄고 사용하지 않더라도 배터리가 소모되는 '자연방전이라 불리는 현상의 원인을 Dalhousie 대학의 연구자들이 찾아냈습니다.

Reversible Self-discharge of LFP/Graphite and NMC811/Graphite Cells Originating from Redox Shuttle Generation - IOPscience
https://doi.org/10.1149/1945-7111/acb10c

Identification of Redox Shuttle Generated in LFP/Graphite and NMC811/Graphite Cells - IOPscience
https://doi.org/10.1149/1945-7111/acaf44

Dal researchers' chance discovery could help extend battery life by replacing tape that causes self‑discharge - Dal News - Dalhousie University
https://www.dal.ca/news/2023/01/16/dalhousie-battery-discovery-self-discharge.html

Dal researchers' chance discovery could help extend battery life by replacing tape that causes self‑discharge

Thanks to a discovery in a Dal lab, manufacturers of laptops and other tech devices now have an explanation for why the batteries that power their gadgets tend to lose some of their charge over time and a path forward to fixing the problem..

www.dal.ca


Dalhousie 대학의 마이클 메츠거 씨 연구팀은 리튬이온 배터리의 셀이 자연방전되는 원인조사 연구의 일환으로 리튬이온 배터리의 셀을 다양한 온도하에 노출시킨 후 분해를 실시했습니다.

일반적인 전해질의 용액을 포함하는 리튬이온 배터리의 셀을 다른 온도까지 가열한 결과 25℃ 셀의 전해질 용액은 투명한 채로 있었지만 55℃ 전해액은 밝은 갈색, 70℃ 전해액은 피처럼 붉은 색을 띄고 있었다는 것.


그 후 전해질 용액의 화학분석을 실시해 화학조성을 조사한 결과 배터리 셀의 전극을 고정하기 위한 테이프를 구성하는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 화학분해되어 자연방전으로 이어지는 분자를 생성하고 있다는 것을 발견했습니다.

'레독스 셔틀'이라 불리는 이 분자가 전극의 플러스와 마이너스를 왕복하면서 실제로 배터리를 구동시키지 않았음에도 불구하고 마치 배터리 구동 때와 같이 백그라운드에서 자연방전이 일어납니다.

메츠거 씨는 “자연방전의 원인으로 배터리 내의 테이프나 플라스틱 필름 등은 지금까지 연구가 없었고 이 원인은 예상하고 있지 않았습니다. 배터리의 자연방전을 억제하고 싶은 경우에는 다양한 궁리가 필요하다."며 "이 발견은 상업적으로 큰 진전이며 배터리 셀 개선에 확실히 도움이 될 것"이라고 보았습니다.

이번 연구는 기존의 폴리에틸렌테레프탈레이트 테이프를 대체하는 열화가 적은 안정된 재질의 테이프 개발로 이어질 가능성이 있으며 이 연구결과를 바탕으로 여러 기업이 배터리 성능의 개선을 모색하고 있다고 합니다.

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by Abby Anaday source:https://unsplash.com/photos/Nnn2Dc6niVU


전력원은 시대에 따라 크게 변하는데 특히 최근에는 재생 가능 에너지인 풍력이나 태양광이 널리 이용되고 있습니다. EU 전체에서는 풍력발전과 태양광발전이 2022년 전체의 5분의 1에 달했고 원자력발전의 퇴조와 함께 가장 높은 전력원이 된 것으로 나타났습니다.

European Electricity Review 2023 | Ember
https://ember-climate.org/insights/research/european-electricity-review-2023/

European Electricity Review 2023

Ember’s analysis of the EU electricity transition in 2022: what happened in 2022, what can we expect for 2023?

ember-climate.org


Wind and solar were EU’s top electricity source in 2022 for first time ever - Carbon Brief
https://www.carbonbrief.org/wind-and-solar-were-eus-top-electricity-source-in-2022-for-first-time-ever/

Wind and solar were EU’s top electricity source in 2022 for first time ever - Carbon Brief

Wind and solar supplied more of the EU’s electricity than any other power source for the first time ever in 2022, new analysis finds.

www.carbonbrief.org


아래의 자료는 조사회사 Ember가 내놓은 데이터를 뉴스사이트 Carbon Bried가 그래프화한 것으로 풍력발전과 태양광발전 점유율은 20년 전 1%대였지만 2015년에는 12.67%까지 늘어나 수력발전(11.69%)을 추월했습니다. 게다가 2019년에는 석탄화력발전(15.67%)을 넘어서 17.07%에 도달했습니다. 2022년에는 점유율을 22.28%로 확대해 지난 20년 이상 가장 높은 점유율이었던 원자력발전(21.92%)을 웃돌았습니다.


이 결과는 풍력발전과 태양광발전이 기록적인 성장을 이룬 점과 원자력발전이 예상보다 저조해진 영향이 있었다고 추정됩니다.

그래프의 2022년을 보면 원자력발전과 같이 수력발전도 저조한데 그 원인은 유럽 전역에서 500년에 한 번이라는 규모의 가뭄이 발생한 영향에 의한 것으로 EU 전체 전력 수요의 7%에 해당하는 발전량이 사라졌다고 합니다.

이 영향 중 일부는 온난했던 기후에 따른 전력소비량 감소로 상쇄되었고 나머지 대부분은 풍력발전과 태양광발전이 대신했다는 것.

특히 태양광발전은 EU 국가에서 예년보다 발전량이 증가했는데 네덜란드와 그리스, 헝가리, 키프로스, 스페인, 독일에서는 전체의 10%를 태양광발전이 커버했다고 합니다.


2023년은 풍력발전과 태양광발전의 성장이 계속될 것으로 예상되는 한편 원자력발전과 수력발전의 발전량도 회복될 전망이며 화석연료를 이용한 화력발전의 점유율은 크게 떨어질 것으로 보입니다. 특히 가스 가격은 적어도 2025년까지는 고공행진할 전망으로 석탄발전 이상의 기세로 저조해질 것으로 보입니다.

덧붙여 풍력발전과 태양광발전은 비용이 낮아져 미국에서는 극히 일부를 제외한 99%의 석탄화력발전소보다 운전비용이 낮아진 것으로 보고되었습니다.

New Wind and Solar Are Cheaper Than the Costs to Operate All But One Coal-Fired Power Plant in the United States - Inside Climate News
https://insideclimatenews.org/news/30012023/wind-solar-coal-power-plant-costs/

New Wind and Solar Are Cheaper Than the Costs to Operate All But One Coal-Fired Power Plant in the United States - Inside Climat

A coal-fired plant near Gillette, Wyoming stands alone in the nation on one measure of economic viability—a positive distinction for that plant, but a damning one for coal-fired electricity in general. Dry Fork Station, with generating capacity of 405 me

insideclimatenews.org

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매사추세츠주에 본사를 둔 스타트업 'Form Energy'가 '철공기 배터리' 공장의 건설계획을 발표했습니다. 철공기 배터리는 리튬이온 배터리보다 저렴하게 제조 가능하고 전력을 장시간 공급 가능한 기술로 주목받고 있으며 2024년에는 양산 개시가 예정되어 있습니다.

West Virginia Governor Jim Justice announces Form Energy will site first American battery manufacturing plant in Weirton, creating hundreds of jobs | Form Energy
https://formenergy.com/west-virginia-governor-jim-justice-announces-form-energy-will-site-first-american-battery-manufacturing-plant-in-weirton-creating-hundreds-of-jobs/

West Virginia Governor Jim Justice announces Form Energy will site first American battery manufacturing plant in Weirton, creati

Charleston, WV – Gov. Jim Justice announced today that Form Energy has entered into an agreement with the State of West Virginia to build its first iron-air battery manufacturing facility on 55 acres of property in the northern panhandle of West Virginia

formenergy.com


Gov. Justice announces Form Energy will site first American battery manufacturing plant in Weirton
https://governor.wv.gov/News/press-releases/2022/Pages/Gov.-Justice-announces-Form-Energy-will-site-first-American-battery-manufacturing-plant-in-Weirton.aspx

Gov. Justice announces Form Energy will site first American battery manufacturing plant in Weirton

governor.wv.gov


철공기 배터리는 철이나 물을 재료로 한 축전지로 리튬이나 코발트 등을 재료로 하는 리튬이온 배터리에 비해 10분의 1의 비용으로 생산 가능합니다. 철공기 배터리는 중량이 크기 때문에 스마트폰이나 전기자동차 등의 용도에는 적합하지 않지만 대량의 전기를 축적하고 며칠에 걸쳐 전력을 계속 공급하는 용도에는 적합하다고 합니다. 이 때문에 철공기 배터리는 전력공급망을 안정화시키기 위한 축전지로서 주목받고 있습니다.

그런 철공기 배터리의 양산화를 목표로 2017년에 설립된 스타트업이 Form Energy입니다. Form Energy는 웨스트 버지니아의 Wierton에 철공기 배터리 공장을 건설하고 2024년 철공기 배터리 제조를 시작할 것이라고 발표했습니다. 이 공장건설에는 7억6000만 달러(약 9800억 원)가 투입된다는 합니다.


Form Energy는 발표에서 "우리의 새로운 배터리 공장은 Wierton에서 최소 750명의 풀타임 고용을 창출한다"며 철공기의 공장건설이 지역경제의 발전에도 기여한다고 강조했습니다.

Form Energy는 자사가 개발하고 있는 철공기 배터리에 대해서 종래의 발전소와 동등의 비용으로 100시간분의 전기를 축적할 수 있고 이상 기상 등으로 재생 가능 에너지를 산출할 수 없는 타이밍이 장기간 계속되어도 전원공급망을 안정상태로 유지할 수 있다고 설명했습니다. 러시아의 공격이 계속되는 우크라이나에서는 안정적인 전력공급이 불가능하게 되어 네트워크 통신망의 유지를 리튬이온 배터리에 의존하고 있다고 보도되는 시국에서 철공기 배터리가 보급되면 유사시에 안정적 전력공급을 유지하는 데 도움이 될 것으로 보입니다.

Russian Strikes Sap Ukraine Mobile Network of Vital Power - WSJ
https://www.wsj.com/articles/russian-strikes-sap-ukraine-mobile-network-of-vital-power-11673747621

Russian Strikes Sap Ukraine Mobile Network of Vital Power

Telecom operators and internet providers are scouring suppliers for better batteries and generators.

www.wsj.com

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by Paul VanDerWerf Source:https://www.flickr.com/photos/pavdw/


고대 로마 사람들은 매우 높은 건축기술을 가지고 있었으며 약 2000년 전에 만들어진 도로와 수도교, 항구, 건축물 등이 현대에 이르기까지 남아 있습니다. 이 내구성에 대한 수수께끼를 매사추세츠 공과대학(MIT)이 이끄는 국제적인 연구팀이 조사해 콘크리트 제조공정에 힌트가 있음이 밝혀졌습니다.

Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete | Science Advances
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1602

Riddle solved: Why was Roman concrete so durable? | MIT News | Massachusetts Institute of Technology
https://news.mit.edu/2023/roman-concrete-durability-lime-casts-0106

Riddle solved: Why was Roman concrete so durable?

Researchers have discovered ancient Roman concrete-manufacturing strategies that incorporated self-healing. Applying this knowledge toward modern cement production, they hope to improve the material’s environmental impact.

news.mit.edu


We Finally Know How Ancient Roman Concrete Was So Durable : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/we-finally-know-how-ancient-roman-concrete-was-so-durable

We Finally Know How Ancient Roman Concrete Was So Durable

The ancient Romans were masters of building and engineering, perhaps most famously represented by the aqueducts.

www.sciencealert.com


고도의 건축기술을 가진 고대 로마인이 사용한 콘크리트는 로마 콘크리트라 불리며 현대에서 널리 사용되고 있는 철근 콘크리트의 수명이 약 50~100년 정도인데 반해 2000년이 경과해도 구조를 유지할 수 있는 내구력이 있습니다.

118년~128년에 걸쳐 건조된 고대 로마의 신전 판테온은 로마 콘크리트의 기초부분에 건물과 돔이 놓인 구조로 기초와 돔 부분은 거의 개수선되지 않았음에도 불구하고 약 2000년이 경과한 현대까지 당시의 모습을 남기고 있습니다.

Pantheon Source:https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Pantheon11111.jpg#


로마 콘크리트에 대한 과거의 연구는 원료에 화산재를 혼합하여 결합능력이 있는 화합물이 생성되는 포졸란 반응을 촉진하여 강도 향상으로 이어지는 것을 밝혀냈습니다. 또한 로마 콘크리트는 해수에 의한 부식과정을 이용하여 더욱 강도가 높아지고 있다는 연구결과도 보고되었습니다.

New studies of ancient concrete could teach us to do as the Romans did
https://phys.org/news/2017-07-ancient-concrete-romans.html

New studies of ancient concrete could teach us to do as the Romans did

Around A.D. 79, Roman author Pliny the Elder wrote in his Naturalis Historia that concrete structures in harbors, exposed to the constant assault of the saltwater waves, become "a single stone mass, impregnable to the waves and every day stronger."

phys.org


Phillipsite and Al-tobermorite mineral cements produced through low-temperature water-rock reactions in Roman marine concrete | American Mineralogist
http://ammin.geoscienceworld.org/content/102/7/1435

Phillipsite and Al-tobermorite mineral cements produced through low-temperature water-rock reactions in Roman marine concrete |

Raman spectroscopic analyses referenced to previous 29Si and 27Al nuclear magnetic resonance (NMR) studies provide insights into the roles of Al3+, Na+, and K+ in Baianus Sinus Al-tobermorite from diverse microstructural environments, as compared with idea

pubs.geoscienceworld.org


새롭게 MIT가 이끄는 국제적인 연구팀은 로마 콘크리트에서 볼 수 있는 '석회 클러스트'라는 작은 석회 덩어리에 주목하여 연구를 실시했습니다. MIT의 환경공학 준교수이자 로마 콘크리트 연구자인 Admir Masic 씨는 “고대 로마의 콘크리트를 다루기 시작한 이래 나는 계속 그 특징에 매료되어 왔다”며 “석회 클러스트는 현대의 콘크리트 구조에는 보이지 않는데 왜 고대 로마의 콘크리트에는 존재하는 것일까요?”라고 말합니다.

지금까지 석회 클러스트는 단순히 조잡한 원료혼합이나 저품질 원료의 사용으로 인한 것이라고 생각되어 왔지만 Masic 씨는 그 생각에 의문을 가지고 있었다고 합니다. "로마인들이 수세기에 걸쳐 최적화되어 온 상세한 조리법에 따라 우수한 건축자재를 만들기 위해 노력해 왔다"며 석회 클러스트에는 어떠한 의미가 있을 것이라고 생각해 연구를 실시했다고 합니다.

연구팀은 고대 로마 유적에서 채취한 로마 콘크리트 샘플을 주사전자현미경과 에너지 분산형 X선 분광법, 분말 X선 회절 분석, 공초점 라만 이미징 등의 방법으로 분석했습니다.

종래의 가설에서는 로마 콘크리트에 사용된 석회는 소석회(수산화칼슘)라고 생각되었습니다. 그런데 석회 클러스트의 분석으로 로마 콘크리트에 포함된 석회는 생석회(산화칼슘) 또는 소석회와 생석회인 것이 시사되었습니다.

연구팀은 소석회가 아닌 생석회를 사용하자 발열반응이 일어났고 이것에 의한 Hot Mixing(핫 믹싱)이 로마 콘크리트의 내구성의 비밀이라고 생각하고 있습니다. Masic 씨는 “핫 믹싱의 이점은 2가지로 우선 콘크리트 전체를 고온으로 가열하면 소석회만을 사용했을 경우에는 불가능한 화학반응이 일어나 고온과 관련된 화합물이 생성됩니다. 이어서 이 고온화는 모든 반응을 촉진하기 때문에 경화와 응결시간을 대폭 단축하여 훨씬 신속한 건설이 가능하다”고 설명했습니다.


가설에 의하면 고온에서의 혼합 프로세스 중에 석회 클러스트가 특징적인 부서지는 나노 입자 구조가 되어 이것이 로마 콘크리트에 자가복구 능력을 부여한다고 추정합니다. 균열에 침투한 나노입자 구조는 물과 반응하여 탄산칼슘으로서 재결정화함으로써 균열을 메우거나 콘크리트를 강화하는 것으로 생각되고 있습니다.

연구팀은 이 가설에 대해 조사하기 위해 실제로 이번에 시사된 로마 콘크리트의 원료와 현대의 콘크리트에 사용되는 원료로 각각 콘크리트를 만들어 고의로 균열을 내고 나서 물을 흘렸는데 생석회가 있는 배합으로 만들어진 콘크리트에서는 2주 이내에 균열이 수복되었습니다.


이번 결과를 바탕으로 연구팀은 현재 콘크리트의 대체품이 되는 친환경 콘크리트의 제품화를 시도하고 있습니다. Masic 씨는 "이와 같은 내구성이 높은 콘크리트 건축 자재가 건축물의 수명을 연장할 뿐만 아니라 3D 프린트된 콘크리트 건축자재의 내구성을 향상시킬 수 있다고 기대된다"고 말했습니다.

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캘리포니아 공과대학의 우주 태양광발전 프로젝트(SSPP)는 2023년 1월 3일에 우주 태양광발전 실증기(SSPD)를 SpaceX의 팔콘 9에 실어 궤도 상에 발사했습니다. 이 SSPD는 우주에서 태양광발전을 하고 그 에너지를 지구로 전송하는 계획을 테스트하기 위한 프로토타입입니다.

SpaceX - Transporter 6 (Dedicated SSO Rideshare) - Falcon 9 Block 5 Rocket Launch
https://www.spacelaunchschedule.com/launch/falcon-9-block-5-transporter-6-dedicated-sso-rideshare/

SpaceX - Falcon 9 Block 5 | Transporter 6 (Dedicated SSO Rideshare) Rocket Launch

Dedicated rideshare flight to a sun-synchronous orbit with dozens of small microsatellites and nanosatellites for commercial and government customers.

www.spacelaunchschedule.com


Caltech to Launch Space Solar Power Technology Demo into Orbit in January | www.caltech.edu
https://www.caltech.edu/about/news/caltech-to-launch-space-solar-power-technology-demo-into-orbit-in-january

Caltech to Launch Space Solar Power Technology Demo into Orbit in January

The launch represents the first in-situ test of the technology to harvest solar energy in space and transmit it to Earth.

www.caltech.edu


SSPP는 2011년에 발족한 프로젝트로 캘리포니아 공과대학 이사회의 종신 멤버이자 자선가인 도널드 브렌 씨가 우주 태양광발전의 가능성을 추구하기 위해 시작한 것입니다.

브렌 씨는 “수년간 우주 태양광발전이 인류의 가장 임박한 과제 중 일부를 해결할 수 있다는 꿈을 꾸었습니다. 그 꿈을 실현하려고 경쟁하는 캘리포니아 공과대학의 우수한 과학자를 지원할 수 있다는 것을 기쁘게 생각한다”고 말했습니다.

발사된 SSPD가 어떤 것인지는 아래의 영상에서 볼 수 있습니다.

Space Solar Power Demonstrator - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=c2mgpMy-_mU


2023년 1월 3일에 SSPD를 발사한 Transporter-6 임무는 주로 세 가지 실험을 수행합니다.

DOLCE(Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment) : 모듈식 우주선에서 6피트(약 1.8m)×6피트의 구조체를 전개하는 실험. 최종적으로는 1킬로 평방미터 규모의 발전장치를 전개하는 것을 목표로 합니다.


ALBA : 32종류의 태양전지 셀을 준비하고 가혹한 우주환경에서 가장 효율적인 셀을 평가하는 실험.


Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment(MAPLE) : 전력을 마이크로파로 변환하고 원격으로 전송하는 실험.


SSPP의 공동이사인 Ali Hajimiri 씨는 “이런 프로토타입은 인류의 큰 전진으로 아직 위험은 산적하지만 전체 과정을 거치면서 우리는 귀중한 교훈을 얻었다"고 밝혔습니다.

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By DanzelScarleth 출처:https://pixabay.com/ja/users/danzelscarleth-1361622/


수만 광년의 거리를 순식간에 이동 가능하다는 '웜홀'에 해당하는 것을 양자컴퓨터를 이용해 연구자들이 만드는 데 성공했다고 보고되었습니다.

Traversable wormhole dynamics on a quantum processor | Nature
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05424-3

Google Researchers Create Traversable Holographic Wormhole Using Quantum Computer In New Study
https://www.vice.com/en/article/bvmaaw/google-researchers-create-traversable-holographic-wormhole-using-quantum-computer-in-new-study

Google Researchers Create Traversable Holographic Wormhole Using Quantum Computer In New Study

The study proves quantum processors can be a key testbed in investigating mysterious cosmic phenomena, scientists say.

www.vice.com


Physicists Create Theoretical Wormhole Using Quantum Computer
https://scitechdaily.com/physicists-create-theoretical-wormhole-using-quantum-computer/

Physicists Create Theoretical Wormhole Using Quantum Computer

Physicists observe wormhole dynamics using a quantum computer in a step toward studying quantum gravity in the lab. For the first time, scientists have developed a quantum experiment that allows them to study the dynamics, or behavior, of a special kind of

scitechdaily.com


웜홀의 개념은 1928년에 물리학자 헤르만 와일(Herman Weyl)이 제창했고 이름은 1957년 물리학자 존 휠러에 의해 명명되었습니다. 이 때 휠러는 공간과 공간을 연결하는 튜브의 그림을 공개했는데 이후 SF작품에서는 웜홀을 이용하여 멀리 떨어진 지점까지 순식간에 이동한다는 묘사가 등장하기 시작했습니다.

구글, MIT, 캘리포니아 공과대학, 하버드대학의 과학자팀은 양자컴퓨터를 사용하여 이론적인 웜홀의 동작을 연구하는 양자실험을 수행하여 웜홀과 양자물리학의 관련성을 조사했습니다.


이 연구에서 연구팀은 양자컴퓨터 사이에 양자얽힘 상태를 만들고 거기를 통과하도록 메시지를 보냈습니다. 메시지는 시스템에 들어갈 때 스크램블링 상태였지만 다른 쪽에서는 얽힘으로 인해 스크램블링 해제 상태였습니다. 즉 복수의 큐비트의 얽힘이 물리적인 웜홀의 대용품이 되었다는 것으로 연구팀은 정보가 통과할 수 있는 '홀로그래픽 웜홀'의 작성에 성공했다고 보고했습니다.

연구내용 그 자체는 혁신적인 발견이 아니고 고전적인 컴퓨터에서도 마찬가지의 일을 할 수 있다지만 양자컴퓨터를 이용하면 양자중력과 같은 복잡한 아이디어를 탐구할 수 있다는 것을 증명한 점이 중요하다고 합니다. 연구에 종사한 마리아 스피로프로 교수는 "현대의 양자컴퓨터가 과제에 아직 대응할 수 없어도 향후 개발을 계속하면 장래의 발견에서 큰 역할을 할 수 있다"고 전망했습니다.

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IBM Quantum System One (CES 2020) Source:https://www.flickr.com/photos/ibm_research_zurich/50252942522


최근 양자컴퓨터는 '차세대 고속 계산기'로 전세계에서 주목받고 있습니다. 고속성이 특징으로 그 비결은 계산원리에 있습니다.

양자컴퓨터는 특정 문제에 대해 이론적으로 전통적인 컴퓨터보다 빨리 해결할 수 있다고 합니다. 양자컴퓨터가 반드시 하나하나의 처리를 고전 컴퓨터와 비교해 고속으로 실시하는 것은 아니며 양자컴퓨터 특유의 계산원리로 고전 컴퓨터에서의 계산방법과 비교해 '해에 도착하기 위한 계산의 스텝수를 대폭 줄인다'는 방식으로 계산시간의 단축을 도모하는 것입니다.

양자계산의 메커니즘

고전 컴퓨터는 '비트'라는 정보단위로 정보를 표현해 계산을 실시합니다. 양자컴퓨터는 '양자비트'라는 정보단위로 0과 1의 정보를 양자비트(소자)의 상태로서 표현해 3개의 스텝으로 계산을 실시합니다.

◆ 계산 스텝
① 양자비트의 초기화
정보의 최소단위인 양자비트를 준비하여 초기상태(0이나 중첩상태)로 합니다.
② 양자비트 상태의 조작(계산시행)
양자비트의 상태를 정해진 순서에 따라 연속적으로 조작(제어)하여 상태를 변환시킴으로써 계산을 합니다. 결정된 절차는 양자의 특성을 이용하여 특정 문제를 해결하는 절차를 보여주는 기술과 알고리즘입니다.
③ 상태의 측정
최종적인 양자비트의 상태가 계산결과(문제의 해)가 되므로 그 상태를 읽습니다.

양자컴퓨터는 양자가 가지는 성질

'중첩'과 '양자얽힘'을 이용하여 고속계산의 실현을 목표로 하고 있습니다. 양자의 '중첩'은 1개의 양자비트로 0과 1의 정보를 동시에 표현할 수 있는 성질입니다. 이것을 이용하면 한정된 비트로 대량의 패턴의 정보를 동시에 표현할 수 있어 1회의 계산스텝으로 동시에 처리할 수 있습니다. 예를 들어 20비트로 표현할 수 있는 모든 입력패턴을 사용해 계산하는 경우 고전 컴퓨터에서는 1회의 입력으로 1개의 패턴밖에 표현할 수 없기 때문에 2의 20승=1,048,576회의 입력과 계산이 필요하게 됩니다. 양자비트이면 1회의 입력(20비트)을 사용하여 2의 20승=1,048,576 패턴의 값을 동시에 표현하여 계산을 할 수 있습니다. 또한 양자얽힘을 이용하면 상호작용 관계를 갖게 한 여러 양자비트(정보)를 동시에 조작할 수 있습니다.

중첩상태와 계산

양자컴퓨터는 이 2가지의 양자의 성질을 이용한 계산수법(알고리즘)에 기초하여 계산을 행함으로써 고전 컴퓨터의 계산처리와 비교하여 계산스텝수를 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

그러나 양자컴퓨터의 계산 메커니즘은 고려해야 할 사항이 있습니다. 중첩은 최종적으로 결과를 확인하기 위한 '측정'이라는 작업을 실시하면 0 혹은 1의 상태로 확률적으로 정해지는 성질이 있습니다.
그 때문에 중첩을 이용한 계산에 의해 구해지는 해(후보)는 복수인데 측정을 실시하면 확률적으로 하나의 해가 결정됩니다. 알고리즘으로 문제의 최적해를 얻을 확률을 높일 수는 있지만 매번 같은 해가 되는 것은 아니므로 여러 번 같은 계산을 반복하여 해의 경향을 파악할 필요가 있습니다.

방식에 따른 양자계산

양자컴퓨터의 계산방법에는 '양자 게이트 방식'과 '양자 어닐링 방식'이라는 2종류가 있습니다.

◆ 양자 게이트 방식
양자 게이트 방식은 계산 전에 문제를 양자 게이트 회로라는 계산절차를 보여주는 회로도에 넣어야 합니다. 이 회로에서 양자비트를 어떠한 조작이나 변환을 실시하는지를 나타내는 것을 '양자 게이트'라고 부릅니다. 계산절차를 보여주는 '양자 알고리즘'을 기반으로 양자 게이트를 적절히 조합하고 배치하여 양자 게이트의 배열(양자 회로)을 만듭니다. 양자컴퓨터는 이 양자 회로에 따라 양자비트의 상태를 조작하고 마지막으로 양자비트의 상태를 측정하여 계산결과로 읽습니다.

양자 게이트 방식은 고속계산을 실현하기 위해서는 양자 회로를 작성할 때의 양자 알고리즘이 중요하게 됩니다. 따라서 양자비트를 구현하는 방법뿐만 아니라 양자 알고리즘에 대한 연구도 전세계에서 이루어지고 있습니다. 대표적인 양자 알고리즘으로서 데이터를 효율적으로 탐색할 수 있는 '그로버 알고리즘(Grover Algorithm)'이 있는데 이 알고리즘을 사용하면 예를 들면 기존의 방법으로 1억 회의 계산량이 필요한 탐색을 이론상 1만 회로 줄일 수 있습니다.

◆ 양자 어닐링 방식
양자 어닐링 방식은 조합 최적화 문제를 해결하는 데 특화된 방식입니다. 조합 최적화 문제는 다양한 제약 조건 하에서 수많은 옵션 중에서 어느 관점으로 최적의 선택을 결정하는 문제입니다. 대표적인 문제 예로서 물류분야에서 비용이나 거리 등이 줄어드는 최적의 경로탐색이나 근무조건, 개인 스킬 등에 근거한 적절한 인원배치 등의 문제가 있습니다. 사전의 준비(설계)로서 풀고 싶은 문제를 형식(수식)으로 변환(정의)합니다.

이 변환은 해결하려는 문제를 '수식이 최소가 되는 변수조합(해)을 찾는 문제'로 대체하는 것을 의미합니다. 변수를 양자비트에 할당하고 계수정보를 양자컴퓨터에 제공하여 계산에서 이 수식의 값이 작아지는 조건을 만족하는 변수조합을 구합니다. 계산은 다음 단계로 수행됩니다.

① 초기화
양자비트에 자기장(전자파)을 가하여 모든 해후보를 표현한 중첩상태로 합니다.
이 때 양자비트 간의 상호작용은 약하며 각 양자비트의 상태도 0 또는 1인지 정해지지 않은 상태입니다. 상호작용이란 양자비트 간에 서로의 상태에 영향을 미치는 힘으로 수식의 계수에 해당합니다.
② 양자 어닐링 조작(계산 시행)
자기장을 서서히 약화시키는 동시에 양자비트 간의 상호작용을 강화하는 조작을 함으로써 각 양자비트는 중첩상태에서 0 또는 1로 결정된 상태로 변화합니다. 양자비트의 상태는 양자비트 간의 상호작용에 의해 수식의 값이 작아지는 상태로 변화해 갑니다.
③ 측정
최종적으로는 양자비트는 0 또는 1이라는 확정한 상태가 되므로 그 상태를 측정합니다.

이와 같이 양자 어닐링 방식에서는 모든 해의 후보를 동시에 표현해 거기로부터 해를 좁히는 식으로 고속계산의 실현을 목표로 하고 있습니다.


양자컴퓨터는 양자의 성질을 이용한 계산방법과 알고리즘으로 해에 도착하기 위한 계산의 스텝수를 줄임으로써 계산시간의 단축을 도모합니다. 기존의 컴퓨터와 계산의 원리가 다르고 풀 수 있는 문제도 한정됩니다.
그러나 양자컴퓨터를 잘 활용하면 현실적인 시간 안에 풀 수 없었던 문제를 풀 수 있어 시간적 비용절감이나 작업효율화 등의 면에서 큰 혁신을 불러올 가능성이 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 量子コンピュータはなぜ速いのか?
https://www.mki.co.jp/knowledge/column101.html

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보드를 타고 균형을 잡는 것만으로 이동할 수 있는 일륜 전동 스케이트보드 'Onewheel'에 대해 미 소비자제품안전위원회(CPSC)가 소비자에게 모든 모델의 사용을 즉시 중지할 것을 권고했습니다. CPSC에 따르면 2019년~2021년 사이에 적어도 4명이 Onewheel 관련 사고로 사망했으며 그 밖에도 다양한 중상사고가 보고되었다고 합니다.

CPSC Warns Consumers to Stop Using Onewheel Self-Balancing Electric Skateboards Due to Ejection Hazard; At Least Four Deaths and Multiple Injuries Reported | CPSC.gov
https://www.cpsc.gov/Newsroom/News-Releases/2023/CPSC-Warns-Consumers-to-Stop-Using-Onewheel-Self-Balancing-Electric-Skateboards-Due-to-Ejection-Hazard-At-Least-Four-Deaths-and-Multiple-Injuries-Reported

CPSC Warns Consumers to Stop Using Onewheel Self-Balancing Electric Skateboards Due to Ejection Hazard; At Least Four Deaths and

CPSC Warns Consumers to Stop Using Onewheel Self-Balancing Electric Skateboards Due to Ejection Hazard; At Least Four Deaths and Multiple Injuries Reported

www.cpsc.gov


Future Motion Refuses to Recall Self-Balancing Skateboards After Four Deaths - CNET
https://www.cnet.com/tech/computing/future-motion-refuses-to-recall-self-balancing-skateboards-after-four-deaths/

Future Motion Refuses to Recall Self-Balancing Skateboards After Four Deaths

Future Motion said the e-skateboards are safe when the rider follows "common-sense safe riding practices."

www.cnet.com


Stop Using Onewheel Self-Balancing Skateboards, CPSC Warns
https://gizmodo.com/onewheel-self-balancing-electric-skateboard-cpsc-recall-1849791102

Stop Using Onewheel Self-Balancing Skateboards, CPSC Warns After Reports of Four Deaths and Multiple Injuries

Despite the CPSC's concerns, Future Motion has refused to agree to a full recall of its products.

gizmodo.com


미 기업 Future Motion가 개발한 일륜 전동 스케이트 보드로서 2015년에 일반 판매가 개시되었습니다. 여러 모델을 출시했으며 일부 모델은 최고 시속이 16~19마일(약 25~30km)에 달한다는 것. 현시점의 가격은 1050달러~2200달러(약 146만 ~ 307만 원) 정도입니다.

Onewheel: The World is Your Playground
https://m.youtube.com/watch?v=XNqOU4jx62I


쉽고 스릴 넘치는 이동수단으로 인기를 얻고 있던 Onewheel이었지만 2022년 8월에 Onewheel GT라는 모델의 풋패드에 결함이 발견되어 CPSC와 Future Motion이 협력해 리콜이 발표되었습니다. 보통 라이더가 내리면 풋패드가 감지해 자동으로 보드가 정지하는데 Onewheel GT에서는 결함으로 인해 라이더가 내린 후에도 보드가 계속 움직여 주위 사람에게 부상을 입힐 위험성이 인정되었기 때문이었습니다.

그러나 CPSC는 11월 16일 성명에서 Onewheel, Onewheel+, Onewheel+XR, Onewheel Pint, Onewheel Pint X, Onewheel GT의 모든 모델에 대해 사망 및 중상사고의 위험이 있다며 사용을 중지할 것을 소비자에게 권고했습니다.

CPSC는 Onewheel이 균형을 잃거나 움직이는 동안 갑자기 멈추어 내던져진 라이더가 사망하는 사고가 발생했다며 사망사고는 2019년~2021년 사이에 적어도 4건 발생했고 사인은 머리부상으로 인한 것이었다고 합니다. 또한 중상사고로는 외상성 뇌손상, 뇌진탕, 마비, 골절, 인대 손상 등의 부상이 보고되었습니다. CPSC는 제품 리콜을 요청했지만 Future Motion은 리콜을 거부했다며 “CPSC는 계속해서 소비자를 위한 리콜을 요구해 나갈 예정”이라고 성명을 발표했습니다.


이번 CPSC에 의한 성명에 대해 Future Motion은 "부당하고 소란스러운 주장"이라고 반론했습니다.

FUTURE MOTION RESPONDS TO THE CPSC'S UNJUSTIFIED AND ALARMIST CLAIMS REGARDING ONEWHEELS
https://www.prnewswire.com/news-releases/future-motion-responds-to-the-cpscs-unjustified-and-alarmist-claims-regarding-onewheels-301680207.html

Future Motion은 "안전성은 Future Motion의 비즈니스의 핵심으로 우리는 첫 번째 모델에서 보드에 안전성을 도입해 시장에 진입한 다음 5세대에 걸쳐 안전성을 지속적으로 개선했다"며 갑자기 멈추었다고 지적된 보드를 조사했지만 근본적인 기술적 문제는 발견되지 않았다고 설명했습니다. 그리고 8월에 리콜한 Onewheel GT와 같이 기술적인 문제가 발견되면 CPSC와 협력할 것이라고 발표했습니다.

또한 모든 보드 스포츠는 충돌이나 부상 위험이 동반되는 것으로 Future Motion은 일관되게 라이더에게 안전장비 착용과 능력의 범위 내에서 타는 것이 중요하다고 알렸다며 “Onewheel은 모든 보드 스포츠에 공통적인 상식적이고 안전한 승차방식에 따라 조작하면 위험하지 않다”고 Future Motion은 주장했습니다.

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산업용 축전지를 개발하는 Rondo Energy가 벽돌을 사용한 획기적인 축열시스템을 개발했습니다. 기존의 화학전지의 20%의 비용으로 사용할 수 있는 시스템의 구조를 Rondo Energy가 설명했습니다.

US20220170386A1 - Energy storage system and applications - Google Patents
https://patents.google.com/patent/US20220170386A1/en

How It Works — Rondo Energy
https://rondo.com/how-it-works

How It Works — Rondo Energy

From calcining to cogeneration, from food processing to fuel production, Rondo’s Heat Battery delivers energy in the form needed for more than 90 percent of industrial process and power needs. Our modular units are designed to serve the unique capacity a

rondo.com


"Brick toaster" aims to cut global CO2 emissions by 15% in 15 years
https://newatlas.com/energy/rondo-heat-battery-brick-toaster/

"Brick toaster" aims to cut global CO2 output by 15% in 15 years. Seriously.

Industrial heat consumes a huge proportion of global energy. Rondo Energy says its brick-toasting heat storage device is so cheap and efficient that it makes decarbonization an instant no-brainer across a huge range of industries. Bill Gates agrees.

newatlas.com


발전과정에서 탄소를 발생시키지 않는 풍력발전이나 태양광발전은 친환경이지만 발전능력이 주변 환경에 따라 달라지기 때문에 필요한 전력을 공급하지 못할 수 있습니다. 그 때문에 축전지를 병설해 필요할 때에 방전하는 방법이 채용되고 있습니다.

Rondo Energy가 개발한 축열시스템은 '벽돌'을 사용합니다. 이 시스템에 전원이 공급되면 전기히터가 발열하여 주변 물체를 빠르게 가열합니다. 수천 톤의 벽돌이 이 열방사에 의해 직접 가열되어 하루에 1% 미만이라는 매우 낮은 손실로 수 시간 ~ 며칠에 걸쳐 에너지를 축적한다는 것. 가열된 벽돌에 공기를 불어넣어 수증기를 발생시켜 터빈을 돌리는 등으로 발전할 수 있다고 합니다.


벽돌에 열을 축적하는 방법은 강철업계 등에서 옛부터 사용되고 있었지만 이번 시스템은 슈퍼컴퓨터에 의한 수치유체역학, 유한요소 해석, AI에 의한 시스템 제어가 있었기 때문에 실현 가능한 최신 기술이라고 합니다. 기존의 축전지에 비해 매우 저렴한 재료를 사용하고 재료 중에 유독한 것이 포함되지 않으며 경년열화하는 부재도 없기 때문에 화학전지라면 몇 세대에 걸쳐 복잡하게 리사이클 해야 하는 40~50년 후에도 열을 저장할 수 있다고 합니다.


Rondo Energy의 존 오드넬 CEO는 "우리는 매우 단순한 것을 만들고 있지만 디자인은 매우 흥미롭고 복잡했다"고 말했습니다. 이 시스템은 빌 게이츠 씨 등도 주목하고 있으며 오드넬 CEO는 실현을 향해 자금을 모으고 있습니다.

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방위자침이 있으면 정확하게 방각을 알 수 있지만 항상 방위자침을 가지고 다니는 사람은 그다지 많지 않습니다. 또 나침반 기능을 가지는 스마트폰 앱은 방전 등으로 필요할 때에 사용할 수 없는 경우도 생각할 수 있습니다. 그런 때에 아날로그 시계로 대략의 방각을 잡는 방법을 일본의 정밀 전자기기 메이커인 시티즌 시계가 공개했습니다.

方位計 | シチズンウオッチ オフィシャルサイト [CITIZEN-シチズン]
https://citizen.jp/support-jp/manual/exterior/01.html

方位計 | シチズンウオッチ オフィシャルサイト [CITIZEN-シチズン]

CITIZEN-シチズン時計株式会社オフィシャルサイト方位計のページです。シチズンの腕時計についてご紹介しています。

citizen.jp


시침을 태양 방향으로 향했을 때 시침과 문자판의 12시 사이가 남쪽이 됩니다. 다만 위도나 계절에 따라서는 어긋남이 생기므로 어디까지나 대략의 방위라는 점에 유의할 필요가 있습니다.


How to Use Your Watch as a Compass - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=hON-ZDCorqg


먼저 시계를 수평으로 잡고 시침을 태양으로 향합니다. 이 동영상에서는 화면 위쪽에 태양이 있습니다. 시침과 12시의 중간이 남쪽, 그 정반대가 북이 됩니다. 따라서 12시에 시침이 남쪽 방향을 가리킵니다.


한국은 북반구에 있기 때문에 사용할 기회는 그다지 많지 않을지도 모르지만 이 테크닉은 조금 순서를 바꾸면 남반구에서도 사용할 수 있습니다. 남반구에서는 시침이 아닌 12시 문자를 태양으로 향합니다. 이때 문자판의 12시와 시침의 중간 방향이 북쪽입니다.


각도를 2분의 1로 해야 하는 이유는 지구가 하루에 한 번 회전하는 반면 시계가 하루에 두 번 회전하기 때문입니다.

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대기 중의 열을 가두는 온실가스로서 이산화탄소보다 훨씬 강력한 메탄이 지구 상의 어디에서 대량으로 방출되고 있는지를 국제우주정거장에서의 기후조사로 메탄의 배출장소를 특정했다고 NASA가 발표했습니다. NASA는 검출된 50개 이상의 메탄 배출영역을 'Super-Emitters''라고 부르며 지구온난화를 억제하는 열쇠로 주목하고 있습니다.

Methane ‘Super-Emitters’ Mapped by NASA’s New Earth Space Mission | NASA
https://www.nasa.gov/feature/jpl/methane-super-emitters-mapped-by-nasa-s-new-earth-space-mission

Methane ‘Super-Emitters’ Mapped by NASA’s New Earth Space Mission

Built to help scientists understand how dust affects climate, the Earth Surface Mineral Dust Source Investigation can also pinpoint emissions of the potent greenhouse gas.

www.nasa.gov


Methane 'super-emitters' on Earth spotted by space station experiment | Space
https://www.space.com/emit-instrument-international-space-station-methane-super-emitters

NASA Finds More Than 50 Super-Emitters of Methane | Smart News|
Smithsonian Magazine
https://www.smithsonianmag.com/smart-news/nasa-finds-more-than-50-super-emitters-of-methane-180981045/

NASA의 지표광물분진원조사(EMIT)는 공기 중에 포함된 광물의 분진을 위성으로 검출해 분진이 인류에 미치는 영향에 대해 조사하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그러나 EMIT에는 광물의 분진뿐만 아니라 강력한 온실가스인 메탄의 존재를 검출하는 기능이 있음이 입증되어 지구 상의 어디에서 메탄이 대량으로 방출되고 있는지 매핑할 수 있었다고 NASA가 2022년 10월 26일에 발표했습니다.


화석연료, 산업폐기물, 농업부문에서 메탄을 대량으로 방출하는 시설 및 장비 및 기타 인프라 전반을 NASA는 'Super-Emitters'라고 부릅니다. EMIT가 2022년 7월 국제우주정거장에 설치된 이후 수집한 데이터에 따르면 Super-Emitters는 중앙아시아, 중동 및 미국 남서부 등에서 총 50개가 넘게 확인했습니다. 다음 이미지는 투르크메니스탄의 카스피해 연안부에서 검출된 메탄을 농도에 따라 보라색이나 노란색으로 나타낸 것으로 넓은 것은 32㎞ 이상 퍼져 있다고 합니다.


메탄은 방출 후 20년간 대기 중의 열을 가두는 효과가 이산화탄소에 비해 1톤당 80배나 높은 것으로 추정되고 있습니다. 한편 이산화탄소는 수세기에 걸쳐 대기에 남는 것으로 알려져 있는데 메탄은 약 10년간 존속할 뿐이라고 추정되고 있습니다. 즉 메탄의 배출량을 줄이면 대기에 미치는 영향이 단기적으로 보이기 쉽고 온난화의 진행을 명확하게 억제할 수 있습니다.

프로젝트 관리책임자인 빌 넬슨 씨는 “메탄의 배출량을 억제하는 것은 지구온난화를 억제하는 열쇠입니다. 더욱 정확한 정보를 파악하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 어떻게 처리할 수 있는지에 대한 통찰력을 신속하게 제공한다”고 말합니다. 또한 NASA에서 무인탐사기 등의 연구개발을 하는 '제트추진연구소(JPL)'의 연구자인 앤드류 소프 씨는 기자회견에서 "온실가스를 매핑한다는 성과는 EMIT 잠재력의 일부에 불과합니다. 메탄 배출원을 파악함으로써 인간활동으로 인한 배출을 줄일 수 있는 EMIT의 가능성에 우리는 흥분하고 있다"고 말했습니다

EMIT는 우주정거장의 전망이 좋은 장소에서 광범위한 범위를 반복적으로 관찰하여 수백 개의 Super-Emitters를 식별할 것으로 기대됩니다. EMIT의 선임연구원인 로버트 그린 씨는 “조사를 계속하면서 EMIT는 지금까지 온실가스 배출원으로는 아무도 생각하지 못했던 곳을 관찰해 아무도 예상하지 못했던 배출원을 발견할 것”이라고 프로젝트에 대한 기대를 나타냈습니다.

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번개가 떨어지면 낙하 지점 주위에 자라는 초목의 끝에서 작은 푸른 불꽃이 발생하는 '코로나 방전'이라는 현상이 목격됩니다. 이 코로나 방전이라는 현상으로 인해 대기질이 크게 변화하고 있다고 펜실베니아 주립대학 기상대기과학부의 연구팀이 보고했습니다.

Prodigious Amounts of Hydrogen Oxides Generated by Corona Discharges on Tree Leaves - Jenkins - 2022 - Journal of Geophysical Research: Atmospheres - Wiley Online Library
https://doi.org/10.1029/2022JD036761

Plant leaves spark with electricity during thunderstorms — and that could be altering our air quality in unpredictable ways | Live Science
https://www.livescience.com/thunderstorm-leaf-discharges-affect-air-quality

Plant leaves spark with electricity during thunderstorms — and that could be altering our air quality in unpredictable ways

During thunderstorms, leaves from trees and other plants create mini electric discharges that can significantly alter the surrounding air quality. But researchers are unsure if this is beneficial or harmful.

www.livescience.com


번개가 떨어졌을 때 낙하 지점 주변의 전기장이 강하게 진동하면 대기 중 분자는 이온과 전자로 분리될 수 있습니다. 이 분리된 이온이나 전자가 다른 원자에 충돌해 연쇄반응적으로 전자와 이온이 늘어나는 현상이 코로나 방전입니다. 악천후시 선박의 돛대와 안테나의 끝이 푸르게 빛나는 '세인트 엘모의 불'이라는 현상의 정체는 이 코로나 방전이라고 합니다.

by Nitromethane link:https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Corona_discharge_1.JPG


연구팀은 실험실에서 뇌우의 전기장을 재현한 후 다양한 조건에서 8가지 식물의 방전현상을 관찰했습니다. 그 결과 식물로부터의 코로나 방전은 라디칼을 대량으로 발생시켜 주위의 대기질을 크게 변화시킨다는 것을 알게 되었다고 합니다.

식물로부터의 코로나 방전에서 발생하는 히드록실 라디칼과 히드로퍼옥실 라디칼이라는 두 라디칼은 모두 음전하를 띠고 있으며 다양한 화합물을 변질시키는 것으로 알려져 있습니다.

특히 히드록실 라디칼은 메탄과 같은 온실가스와 반응하므로 메탄 제거에 도움이 되지만 산소와 반응하면 오존이 발생하지만 이 오존은 인간에게 유독합니다. 이와 같이 방전현상으로 인해 발생한 라디칼로 대기의 성분이 크게 변화한다는 것입니다.


2021년 8월에 발표된 연구에서는 대기 중에 약간 존재하는 히드록실 라디칼의 약 6분의 1이 뇌우에 의해 발생하는 것으로 보고되었습니다. 그러나 연구팀은 낙뢰가 발생하기 쉬운 지역에 존재하는 방대한 수의 나무를 고려하면 식물에서 발생하는 코로나는 하나하나가 작아도 전체적으로는 대기질에 예측 불가능한 영향을 미칠 것이라며 대기 중의 히드록실 라디칼의 일부는 식물에서 발생한 코로나 방전으로 인한 것일 수 있다고 추정했습니다.


논문의 필두저자인 제나 젠킨스 씨는 “세계 전체에서 상시 1800회의 뇌우가 발생하고 있으며 뇌우가 발생하기 쉬운 지역에는 약 2조 그루의 나무가 자랍니다. 히드록실 라디칼은 대기에 가장 중요한 연마제로 이 물질이 어디에서 만들어지는지를 보다 정확하게 파악함으로써 대기 중에서 일어나고 있는 현상을 더욱 완전하게 이해할 수 있다”고 보았습니다.

또한 연구팀은 실험 중에 식물에서 코로나 방전이 발생했을 때 자외선이 검출되었다고 보고했습니다.

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물질은 원자로 이루어지고 원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있습니다. 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되며 양성자는 '쿼크'라고 불리는 입자 3개로 이루어져 있습니다. 양자역학적인 존재이며 어떤 모습인지를 명확하게 파악할 수 없는 양성자에 관한 수백 개의 실험결과를 애니메이션으로 표현함으로써 양성자의 비밀을 밝히려는 프로젝트가 진행되고 있습니다.

Inside the Proton, the ‘Most Complicated Thing’ Imaginable | Quanta Magazine
https://www.quantamagazine.org/inside-the-proton-the-most-complicated-thing-imaginable-20221019/

Inside the Proton, the ‘Most Complicated Thing’ Imaginable

The positively charged particle at the heart of the atom is an object of unspeakable complexity, one that changes its appearance depending on how it is probed. We’ve attempted to connect the proton’s many faces to form the most complete picture yet.

www.quantamagazine.org


1967년 스탠포드선형가속기센터가 “양성자에 전자를 충돌시키면 튀어나오는 모습이 바뀐다”는 점을 관찰해 양성자는 많은 물질이 포함되어 있다는 연구결과를 발표했습니다. 그 후 몇 번이나 같은 실험이 실시되어 튀어나오는 모습이나 산란된 입자를 회수하는 식으로 양성자의 내부를 다양한 각도로부터 추측할 수 있게 되었다고 합니다. 더욱 높은 에너지를 가지는 전자와 고에너지의 충돌형 가속기를 사용하면서 쿼크의 존재가 나타났습니다.


양성자는 1개의 업쿼크와 2개의 다운쿼크로 되어 있다고 생각되고 있으며 쿼크의 모델을 움직여 양성자의 형태를 추측하는 시도가 행해지고 있습니다.

양성자를 구성하는 쿼크를 애니메이션으로 나타낸 것
https://d2r55xnwy6nx47.cloudfront.net/uploads/2022/10/Proton2_step3.mp4

하드론전자환가속기(HERA)를 이용하여 이루어진 실험에서는 전자가 운동량이 작은 쿼크와 그 반물질인 반쿼크의 소용돌이에서 튕겨졌다는 사실이 확인되었습니다.

쿼크와 그 반물질인 반쿼크의 소용돌이를 애니메이션으로 나타낸 것
https://d2r55xnwy6nx47.cloudfront.net/uploads/2022/10/proton2_step2-longer.mp4

이 결과로 쿼크는 글루온이라는 '힘을 전달하는 입자'에 의해 묶여 있다고 설명되고 각각의 쿼크와 글루온에는 빨강, 녹색, 파랑이라는 3종류의 색전하(Color charge)가 있어 이러한 색을 띤 입자가 자연스럽게 모여 양성자 등의 그룹을 형성하고 중성의 흰색이 된다는 이론이 형성되어 '양자색역학'이라고 불리게 되었다고 합니다.

그러나 검출이 곤란해질 수 있는 쿼크의 존재나 계산의 복잡성 탓에 양성자의 실태는 미해명인 상태입니다. 차세대 실험에서는 2030년대에 전자·이온충돌형가속기를 기동해 HERA가 남겨둔 과제를 계승해 최초로 양성자의 3D 복원도를 작성하기 위한 고해상도 스냅샷을 찍는 것을 계획하고 있다고 합니다.

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건전지나 스마트폰의 배터리 등 일상생활에서 전지를 사용할 기회는 매우 많습니다. 건전지는 튼튼한 외장으로 보호되어 있기 때문에 어떤 구조를 하고 있는지 간단하게는 알 수 없습니다. 그런 전지의 내부구조가 Nintendo Switch나 AirPods의 CT스캔 이미지를 공개해 온 웹사이트 'scanofthemonth.com'에서 공개했습니다.

Safely see inside Lithium-ion, LiPo, and alkaline batteries.
https://www.scanofthemonth.com/scans/batteries

Ever wonder what's inside a Tesla battery? Check out these CT scans of Lithium-ion, LiPo, and alkaline batteries.

Learn how Li-ion and LiPo batteries move so many electrons without having to open one yourself. Our CT scanner lets you see inside while staying safe.

www.scanofthemonth.com


알칼리 건전지의 원형부분을 스캔한 이미지를 살펴보면 가장 외측의 외장캔에는 두께 250마이크로미터의 스틸소재가 사용되고 있고 그 안쪽에는 이산화망간(양극) 한층 더 안쪽에는 아연(음극)이 들어가 있습니다.


옆에서 보면 중앙에 길쭉한 막대기가 위치하는데 탄소봉입니다.


다음은 스마트폰이나 전기자동차의 배터리로 사용되는 리튬이온 배터리의 내부구조를 CT스캔한 이미지로 원형 쪽으로 살펴보면 외관은 알칼리 건전지와 유사하지만 내부에는 동심원형의 층이 빽빽하게 채워져 있습니다.


옆에서 보면 꽉 막힌 층은 양극, 세퍼레이터, 음극으로 구성되어 있습니다. scanofthemonth.com에 따르면 이 층구조는 매우 깨지기 쉽고 층구조가 부서지면 단락되어 폭발할 위험이 있다고 합니다.


마지막으로 리튬이온 폴리머 이차전지의 내부구조를 살펴보면 리튬이온 전지와 마찬가지로 양극, 세퍼레이터, 음극이 층구조를 형성하고 있음을 알 수 있습니다.


각도를 바꾸어 관찰하면 양극이나 음극의 층이 확실히 막혀 있는 것을 알 수 있습니다. 각 층의 두께는 100~150마이크로미터이지만 각 층은 매우 휘발성이 높은 재료로 구성되어 있기 때문에 종종 팽창하는 것으로 알려져 있습니다. scanofthemonth.com은 CT스캔으로 팽창의 징후를 알 수 있어 배터리를 안전하게 관리하는 데 도움이 될 것이라고 보았습니다.

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뇌를 특수한 방법으로 스캔하는 연구에서 사람의 뇌가 양자적인 기능을 가지고 있다는 내용의 연구결과를 발표했습니다. 이 발견은 사람의 뇌가 일부 분야에서 여전히 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘는 능력을 가지고 있는지에 대한 규명으로 이어질 것으로 기대됩니다.

Experimental indications of non-classical brain functions - IOPscience
https://doi.org/10.1088/2399-6528/ac94be

Experimental indications of non-classical brain functions - IOPscience

Recent proposals in quantum gravity have suggested that unknown systems can mediate entanglement between two known quantum systems, if the mediator itself is non-classical. This approach may be applicable to the brain, where speculations about quantum oper

iopscience.iop.org


Our brains use quantum computation - News & Events | Trinity College Dublin
https://www.tcd.ie/news_events/top-stories/featured/our-brains-use-quantum-computation/

이번 발견은 중력을 양자역학의 관점에서 규명하는 양자중력의 연구로부터 착상을 얻어 더블린대학 트리니티칼리지 신경과학연구소의 연구자인 Christian Kerskens 씨와 David López Pérez씨 연구팀은 양자중력의 존재를 증명하기 위한 고안된 아이디어로 인간의 뇌의 작용을 조사함으로써 사람의 뇌가 양자계산을 수행하고 있다는 사실을 발견했습니다.

Kerskens 씨는 연구내용에 대해 “우리는 양자중력의 존재를 증명하는 실험을 위해 개발된 아이디어를 적용했습니다. 기존에 알려진 시스템과 미지의 시스템이 양자적인 얽힘을 일으킨다면 미지의 시스템도 양자적이어야 하는데 이를 통해 미지의 시스템을 측정하는 난제에 도전할 수 있다”고 설명합니다.

연구팀은 이번 실험에서 '기존에 알려진 시스템'으로서 뇌의 수분의 양성자 스핀을 사용했고 얽힘 스핀을 검출하기 위해 고안된 특수한 방법으로 자기공명화상장치(MRI)를 이용해 측정했습니다. 그 결과 뇌파의 신호의 일종인 '심박유발 전위'를 닮은 MRI 신호를 포착하는데 성공했다고 합니다.


이러한 신호는 통상의 MRI로는 측정할 수 없기 때문에 연구팀은 사람의 뇌내의 양성자 스핀이 얽힘을 일으키고 있기 때문에 이번 발견이 가능했다고 추정하고 있습니다.

이 발견의 포인트는 단순히 뇌에서 양자적인 신호가 확인되었을 뿐 아니라 그것이 단기기억과 같은 능력이나 사람의 의식과 같은 뇌의 기능에도 관련되어 있었다는 점입니다. Kerskens 씨는 “이 양자과정이 우리의 인지적, 의식적인 뇌 기능의 중요한 부분일 수 있다”고 보았습니다.

'슈레딩거의 고양이'로 유명한 물리학자인 에르빈 슈뢰딩거가 '생명이란 무엇인가'를 주제로 강의를 한 유명한 장소에서 이루어진 이번 실험은 예측불허의 사태에서의 대응이나 의 결정, 과학자들은 새로운 것을 배우는 사람의 뇌가 최신 슈퍼컴퓨터를 능가하는 능력을 발휘하는 이유를 설명할 수 있게 될 것으로 기대를 받고 있습니다.

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양자세계에서는 입자가 동시에 두 곳에 존재한다는 불가사의가 일어날 수 있다. 물리학자는 이것을 '중첩'이라고 부른다. 양자적인 중첩은 실제로 실험실에서 여러 번 확인되었지만 매우 섬세하고 깨지기 쉽습니다. 중첩된 입자가 주변 입자들과 상호작용하면 중첩은 즉시 '수축'하고 입자의 위치는 하나로 확정된다.

하지만 '중첩이 유지되고 있는 동안 입자의 물리적 성질은 어떻게 될 것인가'라고 비엔나대학의 Markus Aspelmeyer 씨는 생각했다. 예를 들어 입자가 만들어내는 미소한 중력장은 어떻게 되는 것인가? 어떤 물체를 겹쳐 놓았다고 하자. 여기서 의문이 생긴다. 그 물체는 도대체 어떻게 중력을 미칠 것인가?

그가 하려고 하는 실험은 원래 유명한 물리학자 파인만(Richard Feynman)이 1957년 학회에서 사고실험으로 제창한 것이다. 만약 중력이 양자현상이라면 동시에 2개의 장소에 존재하는 중첩된 입자는 2개의 다른 중력장을 생성할 것이라고 파인만은 주장했다. 일반상대론에 따르면 중력장은 시공간의 왜곡이다. 따라서 하나의 작은 질량이 양자적 중첩되면 두 개의 서로 다른 시공간이 서로 인접하여 동시에 존재합니다.

만약 이러한 시공의 중첩이 생겼을 경우 거기에 다른 물체(시험질량이라고 부른다)를 가져오면 중첩이 된 시공과 어떤 상호작용을 할 것인가? 두 개의 다른 중력장에서 인력을 받아 운동할까 아니면 일부 물리학자가 생각하고 있듯이 상호작용에 의해 중첩이 깨져 보통의(1개의) 중력장에 의한 운동을 하는 것일까? 시공의 중첩이 깨지지 않고 유지되고 시험질량이 중첩된 중력장과 실제로 상호작용하면 그것은 중력장의 중첩이 시험질량과 '양자얽힘(quantum entanglement)'이 됨을 나타내는 강력한 증거가 될 것이다.

Markus Aspelmeyer 씨의 실험은 보기에는 불가능해 보이지만 중력의 이해를 바꿀 가능성을 지니고 있다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 時空の量子化をとらえる
https://www.nikkei-science.com/201908_066.html

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연구를 하다 보면 우주의 구조형성을 일으키는 중력의 원천이 되는 대부분의 물질은 우리가 잘 알고 있는 물질을 구성하는 수소, 산소 및 탄소와 같은 일반적인 원소가 아니라 정체불명의 물질이라는 사실을 알 수 있습니다. 정체불명의 것이 존재한다고 알고 있다는 말은 매우 이상하게 받아들여지지만 암흑물질의 존재는 특수한 관측이나 이론으로부터 유도된 것이 아니라 다양한 관측결과로부터 공통으로 시사되고 있어 거의 사실이라고 할 수 있습니다.

◆ 근거가 되는 대표적인 관측 사실


· 은하의 회전속도가 별이 없는 외부영역에서도 크게 감소하지 않음
· 은하단 내의 구성은하의 속도분산이 매우 큰 점
· 많은 은하단에서 볼 수 있는 중력렌즈 현상
· 우주의 대규모 구조형성

이러한 모든 관측결과를 설명하기 위해서는 대량의 '눈에는 보이지 않지만 중력 상호작용을 하는 것'을 가져와야 합니다.

은하단과 관련된 암흑물질의 존재 증거로 중력렌즈 현상을 들 수 있습니다. 작은 원호에 밝은 부분이 많이 있는데 이 구성은하들은 거의 중앙을 감싸고 있습니다. 은하단에 있는 대량의 암흑물질이 '중력의 렌즈'가 되어 더 멀리 있는 은하의 형태를 바꾸어 버린 것입니다.


◆ 암흑물질 후보

암흑물질의 후보로서 다양한 것이 제안되어 있습니다.
 
· 알 수 없는 기본입자. 초대칭성 입자 뉴트랄리노나 액시온이라고 불리는 양자색역학으로 존재가 기대되는 입자.
· 우주 초기에 형성된 블랙홀
· 작고 어두운 천체

다만 우주에서의 바리온 물질(통상 원소)의 밀도는 매우 작기 때문에 어두운 천체가 암흑물질의 주요 요소일리 없다고 생각되고 있습니다. 또한 중성미자는 우주에 널리 존재하기 때문에 1980년대에는 암흑물질의 유력한 후보였지만 아래에 설명하는 바와 같이 우주의 구조형성의 관점에서 중성미자가 주요한 요소인 것은 부정됩니다.

◆ 암흑물질이 '차갑다'란 무슨 의미?

이상하게도 암흑물질의 정체는 알 수 없지만, 그 성질은 대략 알고 있습니다. 가장 기본적인 성질은 우주 초기에 상대론적이었는지, 암흑물질 입자의 속도분산(난잡한 움직임의 정도)에 의해 결정됩니다. 난잡한 움직임이 컸던 것은 '뜨거운 암흑물질'이라고 불리고 그렇지 않은 것은 '차가운 암흑물질'이라고 합니다. 예를 들어 중성미자는 전자이고 액시온과 뉴트랄리노는 후자의 대표후보입니다. 이 '뜨겁거나 차가운' 특성은 물질 분포의 매끄러움에 가장 두드러집니다. 왼쪽 하단의 그림은 '뜨거운 암흑물질' 모델에 기초한 우주의 대규모 구조의 형성 시뮬레이션이고 오른쪽 하단의 그림은 '차가운 암흑물질' 모델에 기초한 것입니다. 그리고 아래 그림은 실제로 관측된 우주의 구조를 보여줍니다. 일목요연하게 '차가운 암흑물질' 모델이 유력한 것은 곧 알 수 있습니다.


◆ 소멸하는 '밝은' 암흑물질

소립자물리학에서 가장 유력한 것으로 생각되는 차가운 암흑물질의 후보는 초대칭 입자 '뉴트랄리노'입니다. 뉴트랄리노는 특별한 성격을 가지고 있는데 뉴트랄리노 입자가 충돌하면 드물게 사라지고 고에너지 입자와 감마선으로 변할 것으로 예상됩니다. 우리의 은하계에서 그러한 일이 일어나고 있다면 감마선의 관측으로 암흑물질의 분포를 직접 볼 수 있을 것입니다. 아래 그림은 최근의 대규모 수치계산에 의해 얻은 은하에서의 암흑물질 대소멸에 의한 감마선 강도의 예상입니다. 은하 내에서는 암흑물질은 크고 작은 다양한 덩어리(부분구조)를 만들고 수천 개 이상의 덩어리(그림에서 밝은 부분)가 날아가고 있다고 생각됩니다. 은하 중심으로부터의 감마선은 현재 가동중의 Fermi 감마선 위성에서도 관측 가능하다고 생각되고 있어 암흑물질의 증거 발견이 기대되고 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 冷たい暗黒物質
https://member.ipmu.jp/naoki.yoshida/darkmatter.html

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자신들이 사는 장소에서 멀리 떨어진 정글이나 바다 속, 우주 등에 로망을 느끼는 사람은 많지만 발밑에 퍼져있는 미크로의 세계에 눈을 돌린 적이 있는 사람은 적습니다. 과학을 다루는 YouTube 채널 Kurzgesagt가 세포, 분자 및 원자가 보일 정도로 작은 크기의 세계에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 애니메이션으로 설명했습니다.

Let’s Travel to The Most Extreme Place in The Universe - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=FfWtIaDtfYk


인간에 비해 너무나 광대한 우주의 신비에 매료되는 사람은 많습니다. 한편 인간도 벌레나 미생물에게는 엄청나게 큰 존재입니다.


우선 인간의 크기를 1000분의 1까지 줄이고 신장 불과 2mm의 상태로 세계를 바라봅시다. 이 상태에서는 모래 알갱이가 키만큼 크고 풀이 8층짜리 빌딩 정도의 높이로 느껴집니다.


한때 부담없이 산책할 수 있었던 1km 거리의 공원은 1000km 정도의 거리로 느껴져 프랑스를 횡단하는 거리에 필적합니다. 인간은 엠파이어 스테이트 빌딩의 4배의 높이로 보입니다. 꿀벌은 헬리콥터 정도의 크기에 날개와 몸의 움직임으로 지면이 흔들릴 정도입니다.


또 몸의 사이즈가 1000분의 1이 된 영향으로 공기의 밀도가 1000배로 느껴져 마치 꿀 속을 움직이고 있는 것 같은 감각이 된다는 것.


꿀벌은 이 체감공기밀도를 이용하여 보트를 젓는 노처럼 날개를 사용하여 하늘을 날고 있습니다. 그러므로 꿀벌이 인간 크기가 되면 몸과 날개가 너무 무거워 하늘을 날 수 없습니다.

이어 체장 2마이크로미터의 세계로 가보면 거의 대장균과 같은 크기가 됩니다. 이 상태가 되면 1km 거리의 공원은 인간에게 약 100만km의 크기로 느껴집니다.


미생물 시선으로 보면 꿀벌은 말 그대로 움직이는 에베레스트 산입니다. 공기는 용암 정도의 점도가 있으며 인간은 그 안에서 움직이기 어렵습니다.


나뭇잎 1장이 파리만큼의 광대해지고 진딧물의 파먹은 흔적이 분화구처럼 남아 있습니다. 식물의 세포는 유리에 싸인 집처럼 느껴집니다. 떨어지는 물방울은 소행성이 떨어지는 것처럼 보입니다. 그러나 이 스케일에서는 물의 충격을 받지 않고 그대로 물에 흡입된다는 것. 물분자에 작용하는 응집력에 의해 물은 접착제처럼 손발에 붙기 때문에 작아진 인간은 흐름에 몸을 맡길 수밖에 없습니다.


작은 물방울에는 많은 양의 미생물과 테니스공 크기의 바이러스가 존재합니다. 대부분의 미생물은 자동차 크기의 해파리와 같은 형태를 하고 있고 편모라는 촉수와 같은 기관으로 물속을 움직이고 있습니다. 이것을 인간에게 비유하면 시속 600km 이상의 속도로 진흙 속을 진행하는 것과 같습니다. 또한 미생물은 매우 작고 물의 점도가 너무 높기 때문에 기본적으로 미생물의 움직임에 관성의 법칙이 작동하지 않습니다. 그 때문에 미생물의 움직임은 예측 불가능한 움직임이 된다는 것.


이어서 몸길이 2나노미터의 분자크기의 세계를 살펴보면 물방울이 달처럼 보입니다.
그리고 공원은 거의 태양계에 필적하는 크기가 됩니다. 그러나 거기는 진공이 아니라 다양한 물질로 가득합니다. 어디를 봐도 무수한 분자나 원자가 있고 풀의 세포의 단단한 벽에서도 진동과 에너지가 느껴집니다.


1개의 물방울에 포함되는 물분자는 약 60억 개에 이르고 물분자가 1초간에 수백조 회나 충돌하는 폭풍과 같은 세계라고 합니다. 인간의 스케일로 환산하면 각각의 물분자는 시속 2300km를 넘는 스피드로 이동하고 있는 것과 같다고 합니다.

이들 분자의 움직임은 열에 의한 것으로 열은 분자의 움직임과 진동입니다. 열을 잃으면 분자의 움직임이 느려지고 충돌빈도도 감소합니다. 열을 얻으면 분자는 속도를 높이고 충돌빈도도 높아진다는 것.


또 물방울로부터 공기 중으로 튀어나오면 공기를 구성하는 분자가 드물게 존재하고 그 이외에는 거의 아무것도 없다는 것을 깨닫습니다.

분자 사이에는 진공이 있을 뿐이며 분자가 다음 분자에 충돌하기까지 평균 60나노미터로 인간의 스케일로 환산하면 하키장 정도의 거리를 이동한다는 것.


만약 방 안에서 날아다니는 모든 분자와 원자를 압축하면 부피는 방의 0.1% 수준입니다. 즉 인간의 주위는 99.9%가 진공이라고도 표현할 수 있습니다.

한층 더 수축해 신장 2피코미터의 사이즈가 되면 통상의 인간은 20억 km 정도의 사이즈가 되어 태양으로부터 토성까지 손이 닿는 스케일이 됩니다.


그래도 원자의 질량의 99.7%를 차지하는 원자핵은 손가락 끝에 올린 모래알 정도의 크기가 됩니다. 원자핵을 도는 전자는 에펠탑 정도의 범위를 돌고 있다는 것. 원자핵은 진동하거나 부풀어 오르는 등 가만히 정지하고 있지 않습니다.


여기에서 1,000분의 1 사이즈로 축소하면 더 이상 작은 세계는 관측할 수 없는 플랑크 길이에 도달합니다. 이것보다 작은 세계에서는 기존의 우주모델은 의미를 갖지 않는다는 것입니다.

이 세계에서는 입자가 거품처럼 보이고 상상을 초월하는 에너지의 양자거품이 생성된다고 추정되고 있습니다.


올려다 보는 밤하늘은 엄청나게 광대하고 이상하게 보입니다. 그러나 작은 세계는 더욱 이상합니다.

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