전력수급에 따라 계획 정전 및 절전에 협력하기도 하는데 한국전력의 전력사용률이 예를 들어 86%일 때 나머지 14%를 축적하여 나중에 사용할 수 없을까?
불행히도 전기는 저장하기 어려운 에너지입니다. 전력회사는 때때로 변화하는 수요에 공급을 맞추어 발전하고 있습니다. 즉 전력회사가 발표하고 있는 수치는 항상 공급능력의 상한치입니다. 한편 전기라는 에너지는 다른 형태라면 모을 수 있습니다. '양수식 발전'은 수력발전의 하나로 발전소의 상부와 하부가 조정지(調整池)로 이루어져 있습니다. 전기의 수요가 적은 야간에 남은 전력을 사용해 아래의 조정지에서 물을 끌어올리고 수요가 많은 낮에 상부의 조정지로부터 발전소에 물을 흘려 발전합니다. 즉, 전기는 모을 수 없기 때문에 물의 위치에너지라는 형태로 모으고 있는 것입니다.
현재의 양수식 발전의 공급량은 200만 킬로와트(일반 가정 66만 가구) 정도로 많지 않습니다. 그러나 가동과 정지가 짧은 시간에 가능하여서 수요의 변화에 따라 신속한 대응이 가능합니다. 일단 운전을 개시하면 발전량의 조정이 어려운 원자력발전이나 화력발전소가 안정적인 전력공급을 수행하는 것에 더해 양수식 발전은 수요의 피크로 수급이 하락했을 때 활약하고 있습니다.
또 전기를 모으는 기술에는 'NAS 전지'도 있습니다. 전지란 전기를 화학에너지 형태로 축적한 것으로 그 중에서도 충전으로 반복해서 사용할 수 있는 전지를 이차전지 또는 축전지라고 합니다. NAS 전지란 나트륨(Na)·황(S) 전지를 말하며 일반적인 전지보다 에너지의 크기와 수명이 뛰어납니다. 다만 대형이기 때문에 가정에서는 사용하기가 어렵고 빌딩이나 공장용으로 개발되어 50~2000㎾급의 시스템이 운전 중입니다.
출처 인용 번역 · Wikipedia · 質問: 電力は貯められないの？ https://www.miraikan.jst.go.jp/sp/case311/home/docs/energy/1104020914/index.html
SpaceX는 현지 시각 2022년 2월 3일 13시 13분 플로리다주 케네디우주센터에서 상업적 발사로켓 팔콘9를 사용하여 지구의 낮은 궤도에 49개의 Starlink 위성을 발사했습니다.
Starlink 위성은 동작하는 궤도보다 낮은 궤도에 전개해 그 후 정상적인 궤도로 위성을 상승시키는 조작을 합니다. 그 이유는 시스템이 정상적으로 동작하지 않는 위성이 발견했을 때 궤도를 이탈시켜 다른 위성에 영향을 미치는 스페이스 파편을 생성하지 않게 하기 위해서인데, SpaceX는 "전개고도가 낮기 때문에 더 높은 성능의 위성이 필요하고 상당한 비용이 듭니다. 그러나 이것은 지속 가능한 우주환경을 유지하는 데 올바른 일"이라고 밝혔습니다.
SpaceX는 공식성명에서 이번 발사된 Starlink 위성은 2월 4일에 발생한 자기폭풍의 영향을 받았다고 발표했습니다. 자기폭풍은 대기의 온도와 밀도를 높이는 원인이 되는데 이번 자기폭풍에서는 대기의 항력이 평상시보다 50% 증가했다고 합니다.
by Official SpaceX Photos. https://www.flickr.com/photos/spacex/
SpaceX는 자기폭풍의 영향을 최소화하기 위해 Starlink 위성의 비행위치를 바꾸고 미 우주군과 인공위성 매핑서비스를 제공하는 LeoLabs와 연계하여 정보수집과 제공에 노력했다고 합니다. 그 결과 "예비분석에서는 저고도에서의 저항이 증가했기 때문에 위성이 안전모드에서 벗어나 궤도를 올리는 조작을 할 수 없고, 최대 40기의 위성이 지구의 대기권에 재돌입하거나 이미 재돌입하고 있는 것으로 밝혀졌다”고 SpaceX는 말합니다.
이번에 성공적으로 발사되지 않은 Starlink 위성이 다른 위성과 충돌할 위험은 없고 대기권 돌입시 불타도록 설계되어 새로운 파편이 생성되거나 지구에 잔해가 쏟아질 위험이 없다고 설명했습니다.
교과서에 쓰여 있는 지식만으로는 과학의 묘미는 결코 맛볼 수 없다. 논쟁을 통해 하나의 개념을 구축해 나가는 프로세스, 과학을 둘러싼 사람들의 수많은 시행착오 등 아인슈타인도 실수는 많이 했다. 그러나 그것은 아인슈타인의 과학자로서의 평가를 높이는 것으로 작용했고 결코 낮추지는 않았다.
블랙홀이 존재하는 근거는 아인슈타인의 일반상대성 이론에 있다. 그러나 아이러니하게도 아인슈타인 자신은 1939년의 논문에서 블랙홀이 존재할 수 없다는 것을 증명했다.
이 '중력다체로 이루어진 구대칭성을 가지는 정지계에 대해'라는 논문이 발표되고 나서 수개월 후 오펜하이머와 스나이더의 '연속적인 중력수축에 대해'라고 제목을 붙인 논문이 발표되었다. 이것은 일반상대성 이론을 사용하여 어떻게 블랙홀이 생성되는지를 현대물리학의 방식으로 처음 보여준 것이었다.
Albert Einstein and Robert Oppenheimer. https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Einstein_oppenheimer.jpg
아인슈타인과 오펜하이머 이 두 사람은 당시 면식은 없었다. 제2차 세계대전이 일어났고 오펜하이머는 맨해튼 계획이라는 다른 세계에 몸을 던지게 된다. 그러나 전후 오펜하이머는 아인슈타인이 있는 프린스턴 고등연구소의 소장으로 취임한다. 여기서 두 사람은 자주 대화를 나누었다. 블랙홀이 화제에 포함되었는지 확실하지 않다. 적어도 1939년 이후 이 두 명의 저명한 과학자가 블랙홀 연구를 한 흔적은 보이지 않았다.
출처 참고 번역 · Wikipedia · The Reluctant Father of Black Holes（SCIENTIFIC AMERICAN June 1996）
아인슈타인과 보어의 직접적인 논쟁은 두 번 모두 벨기에의 브뤼셀에서 열렸다. 벨기에에서 화학회사를 일으켜 자산을 형성한 에르네스트 솔베이가 과학의 기초연구를 진흥하기 위해 저명한 학자를 초청해 온 솔베이 회의로 아인슈타인과 보아는 1927년 제5회 솔베이 회의에서 얼굴을 마주쳤다. 아인슈타인이 양자역학의 결함을 증명하기 위해 차례차례로 제출하는 사고실험을 많은 학자는 무시했지만 보어는 혼자 주의 깊게 고심했다.
1930년의 솔베이 회의에도 당시 초일류인 과학자들이 참가했다. 우리에게 친한 이름으로는 퀴리 부인이 있다. 그런데 이 회의에서 아인슈타인은 시한장치가 탑재된 광자상자를 제출했다. 아인슈타인의 사고실험은 양자역학의 중요한 이론인 하이젠베르크의 불확정성 원리가 성립되지 않음을 보여주었다. 이 이론이 틀리다면 양자역학 전체가 무너질 위기였다.
1개의 밀봉된 상자가 있다. 그 안에는 하나하나 광자를 발하는 장치가 장착되어 있다. 그리고 상자에는 구멍이 하나 뚫려 있다. 그 구멍은 시계와 연동한 셔터로 극히 짧은 시간에 개폐되어 광자가 하나 빠져나가는 시간을 포착할 수 있다. 그 상자는 스프링으로 매달려 있다. 광자가 하나 빠져나가면 저울로 광자의 무게를 알 수 있다. 이것 자체는 그렇게 어려운 이야기가 아닐 것이다.
여기서 중요한 것은 에너지와 질량은 =로 연결된다는 특수상대성 이론을 기억하는 것이다. 이렇게 무게를 알면 에너지가 계산에서 나오는 것이다. 즉 아인슈타인이 제출한 쌍은 시간과 에너지의 쌍이기도 하다. 양자역학에서는 둘 다 정확하게 계산할 수 없다고 말했지만 아인슈타인은 둘 다 정확하게 계산해냈다. 보어에게는 매우 충격적인 것이었다. 그는 제대로 된 반박을 할 수 없었다. 그러나 다음날 아침 보어의 승리가 다가왔다.
상자 안에서 튀어나온 광자의 질량을 계산하기 위해 스프링 저울이 놓여 있다. 상자가 가벼워지면 스프링으로 인해 위로 움직인다. 상자는 지구의 중력 속을 움직이고 있는데, 아인슈타인의 상대성 이론에 의하면 중력 속을 물체가 움직이면 시간은 느려진다. 즉, 시간은 정확하지 않다. 물체가 움직이면 시간이 늘어나는 것이 상대성 이론의 결론이다. 아인슈타인은 스스로 낳은 상대성 이론에 의해 논쟁에서 패하는 아이러니한 결과가 되었다.
출처 참고 번역 · Wikipedia · 英知の対決 ＝アインシュタイン・ボーア論争 http://blog.livedoor.jp/notesfromjoanna/archives/7363622.html
NHTSA는 이번 리콜의 대상이 되는 차종이 'Full Self-Driving(FSD：완전자동 운전)' 베타판 버전 2020.40.4.10 이후를 탑재한 Model S・X・3・Y의 일부라며 이러한 차종에서는 완전히 정지해야 하는 교차로에서 일시정지하지 않는 '롤링스톱'이 발생할 수 있다고 지적했습니다.
이 문제는 'Assertive' 모드라는 운전기능으로 인해 롤링스톱이 가능한 점이 교차로 등에서 차량을 완전히 정지시킬 것을 의무화하고 있는 주의 주법을 위반하고 있는 것은 아닌지 SNS상에서 화제되면서 발각되었습니다.
by Mario Duran-Ortiz. https://www.flickr.com/photos/30998987@N03/
테슬라는 이번 리콜에 대해 롤링스톱을 무효로 하는 무선 소프트웨어 업데이트를 실시하여 대응할 예정으로 2022년 1월 27일 시점에서는 이번 문제에 관련하는 보증청구나 현장보고, 충돌사고, 부상사고, 사망사고는 없었다고 발표했습니다.
테슬라의 일론 마스크 CEO는 트위터에서 "안전면에서는 아무런 문제가 없었습니다. 차는 시속 2마일(시속 약 3.2킬로)까지 감속해 차도 보행자도 없는 시야가 양호한 장소에서 전진을 계속했을 뿐”이라고 말했습니다.
테슬라는 2021년 12월에도 운전 중에 게임을 즐길 수 있는 기능이 논란이 된 후 NHTSA가 조사에 나서자 운전 중인 드라이버가 게임을 즐길 수 없게 조치하는 등 종종 안전면에 대해서 지적받고 있습니다.
PHOTOGRAPH BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
· 두 입자가 강한 상호관계에 있는 '양자얽힘'이라는 현상을 영국의 연구팀이 세계 최초로 이미지에 기록하는 데 성공했다. · 이번 실험에서 얻은 화상처리 기술은 양자컴퓨팅과 양자암호의 발전에도 기여할 것으로 기대되고 있다.
미시양자의 세계를 역학으로 제대로 설명하기 위해서는 없어서는 안 될 '양자얽힘'이라는 현상이 있다. 양자얽힘이란 2개의 입자가 강한 상호관계에 있는 상태로 입자의 스핀, 운동량 등의 상태를 마치 동전의 앞뒤와 같이 공유하는 운명공동체와 같은 상태를 가리킨다.
예를 들어 한 입자를 관찰할 때 스핀이 위쪽이면 다른 하나는 순간적으로 아래쪽으로 향한다. 이러한 양자얽힘에 있는 두 입자 사이의 상태는 어느 규모의 거리라도 유지된다고 한다. 이 동기의 속도가 빛의 속도를 넘고 마치 공간 등이 존재하지 않는 것 같은 비국소성에 위대한 물리학자 알베르트 아인슈타인이 한때 "소름끼치는 원격작용"이라고 불렀을 정도다.
양자얽힘의 이미징에 성공
그런 양자얽힘 상태를 이미지에 담는데 최근 영국의 글래스고대학 연구팀이 성공했다. 양자얽힘 상태에 있는 광자의 모습을 포착해 오픈액세스의 과학 학술지 'Science Advances'에서 이미지를 공개했다. 이것은 양자얽힘의 판단 기준이 되는 '벨의 부등식'의 붕괴를 바탕으로 양자얽힘을 실험적으로 가시화하는 기술로, 얽힘상태에 있는 입자 쌍이 하나의 화상에 담은 것은 이번이 처음이라고 한다.
매크로 세계의 물질상태는 관측자가 있는지 여부와 관계없이 결정된다. 대조적으로 미크로의 세계에서는 양자가 실제로 어떤 상태에 있는지는 무언가에 '관측'될 때까지 불확정이라고 생각되고 있다. 지금까지 양자얽힘 현상은 실험적으로 입증되었지만 '관측될 때까지 상태가 결정되지 않는 양자얽힘'을 어떻게 이미지에 담는 실험적 셋업을 고안하는 것은 어려운 일이었다.
이번 실험에서는 양자얽힘 상태를 확인하기 위해 '벨의 부등식'이라 불리는 식이 사용되었다. 벨의 부등식은 고전적으로 설명할 수 있는 입자의 상관관계의 상한을 나타낸 수식으로, 이것으로 실험이 양자적인 것인지 고전적으로 설명할 수 있는 것인지를 구별할 수 있다. 벨의 부등식의 상한이 깨지면 실제로 두 입자가 양자얽힘 상태에 있음을 나타낸다.
연구팀은 자발적 파라메트릭 하향변환(SPDC)이라 불리는 수법을 이용해 양자얽힘 상태를 만들었다. IMAGE BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
연구팀은 자발적 파라메트릭 하향변환(SPDC)이라 불리는 수법으로 우선 광자를 얽히게 했다. 그런 다음 빔스플리터로 광자쌍을 두 개로 나눴다. 광자1의 통로에는 통과시에 랜덤하게 위상이 정해지는 필터(0°,45°,90°,135°)를 설치했고 광자2는 필터를 통과하지 않고 곧게 진행된다. 연구팀은 광자 1과 얽힌 광자 2를 같은 타이밍에 포착했을 때에만 검출할 수 있는 초고감도 카메라를 설치하여 이러한 가시기록을 작성했다.
4가지의 다른 위상에서 보이는 양자의 얽힌 이미지는 4만 프레임을 조합한 것이다. 광자쌍은 필터를 통과하기 전에 분할되었음에도 불구하고 둘 다 필터의 위상과 동일한 상전이를 하는 것을 관측할 수 있다.
즉 광자1이 위상필터를 통과한 순간 쌍이 되는 광자2의 상태가 결정되었다. 연구팀은 이러한 위상데이터를 벨의 부등식으로 테스트했는데 2개의 광자가 '양자얽힘' 상태에 있었다는 것을 보고했다.
IMAGE BY SCHOOL OF PHYSICS AND ASTRONOMY, UNIVERSITY OF GLASGOW
양자컴퓨팅에도 적용 가능
“우리가 포착한 이미지는 자연의 기본적 성질을 우아하게 표현한 것으로 그것을 최초로 이미지로 볼 수 있었던 것”이라고 박사는 말한다. "이것은 양자컴퓨팅의 새로운 분야를 발전시키고 새로운 유형의 이미지 처리에 도움이 되는 훌륭한 성과"라고 평가했다.
이 양자 이미징 기술은 빛의 양자적 상태의 모든 가능성에 접근할 수 있음을 입증한 것이다. 벨의 부등식은 양자컴퓨팅이나 암호화 분야에서 이미 응용되고 있는 컨셉이다. 그러므로 이번 실험에서 새롭게 얻은 화상처리 기술은 양자를 이용한 시스템의 성능을 추측하는데 효과적인 수단이 될 것이라고 연구팀은 전망하고 있다.
연구팀은 “지구의 움직임은 모든 물체를 진동시키고 있지만, 다행히도 평소에는 우리가 그 진동을 느낄 수 없습니다. 전세계의 다양한 물체에는 공명을 일으키는 고유 진동수라고 하는 것이 있는데 우리는 마터호른과 같은 큰 산에서도 공명으로 인한 진동이 검출되는지 알고 싶었다"고 말합니다.
마터호른에는 해발 4470m의 산 정상과 북동쪽 능선에 있는 긴급피난소 '솔베이 비버크', 산기슭의 여러 곳에 지진계가 설치되어 있습니다. 이 지진계는 산의 모든 움직임을 고해상도로 기록해 스위스지진국에 자동으로 전송합니다. 연구팀은 전송된 데이터로부터 Matterhorn의 공진 주파수와 방향을 도출했습니다.
그 결과 마터호른은 거의 남북방향으로 0.42Hz, 동서방향으로도 같은 주파수로 진동하고 있는 것으로 나타났습니다. 다만 진폭의 범위는 거의 나노미터(10억분의 1미터)부터 마이크로미터(100만분의 1미터)여서 인간은 지각할 수 없는 레벨의 흔들림입니다.
또 마터호른의 기슭에 있는 기준점과 비교해 정상의 흔들림은 고유 진동수의 범위에서 최대 14배나 강했습니다.
연구팀은 마터호른의 진동을 80배로 고속화해 인간의 귀에 들리는 소리로 만들어 공개했습니다.
연구팀은 마터호른 이외의 산도 이 같은 진동을 하고 있다고 예상해 중앙 스위스에 있는 Grosser Mythen이라는 훨씬 작은 산에서도 조사를 실시한 결과 마터호른의 약 4배의 주파수로 진동하고 있는 것으로 나타났습니다.
마터호른의 조사에 참가한 유타대학에서 지구물리학을 연구하는 제프리 무어 준교수는 “마터호른과 같은 큰 산의 진동을 조사한 이번 연구는 강한 지진이 발생했을 때의 경사 안정성에 중요한 의미를 가질지도 모릅니다. 산기슭의 지면 움직임은 정상에서 증폭되어 산사태나 낙석 등이 일어나기 쉽다"고 말합니다.
색온도란 빛의 색을 K(켈빈)이라는 열역학적 온도를 나타내는 수치로 표현한 것으로, 온도가 높아짐에 따라 주황색에서 흰색, 청색으로 변화해 갑니다. 그것을 근거로 무한히 뜨거운 것을 생각했을 때에는 어떤 색이 되는지에 대해 수리과학의 연구프로젝트 The Azimuth Project가 공식블로그에서 설명했습니다.
금속을 가열하면 빨강과 주황색으로 빛나는 것처럼 보입니다. 또 빛을 거의 완전히 흡수하여 반사하지 않는 흑체라는 것을 상정했을 때, 어느 온도에서 흑체가 방사하는 빛의 파장이 색으로 나오게 되고 고온이 되면서 빨강에서 오렌지색, 노란색, 흰색으로 변화하고 더욱 고온이 되면 청색에서 진청색이 된다는 것.
by Hołek. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1570047
이 빛을 분석한 스펙트럼은 레일리-진스의 법칙에 기초한다. 이 법칙은 흑점이 뜨거워질수록 근사치로서 정확한 것이 되기 때문에 '무한히 뜨겁게 한 흑점'의 색도 예측할 수 있다고 합니다. 또 이 법칙에 따르면 색이 온도에 의존하는 것이 아니라 밝기가 온도에 의존해 모습에 변화가 일어나고 있습니다.
The Color of Infinite Temperature. https://johncarlosbaez.wordpress.com/
게다가 색이 모습은 단순한 물리학뿐만 아니라 인간의 지각과도 관련이 있습니다. 파리의 국립고등통신학교의 강사인 데이비드 마도아 씨에 따르면 레일리-진스의 법칙에 대한 인간의 눈의 반응을 규명함으로써 Windows 환경에서도 기준이 되는 sRGB의 색공간에서 상정한 색온도를 나타낼 수 있다고 합니다.
이상을 감안하면 무한히 뜨거운 것의 색은 sRGB에서 (148,177,255)로 나타나는 아래와 같은 색에 가깝습니다. 이 색은 항성이 초신성 폭발하여 형성되는 전형적인 중성자별의 색이며 초기 우주의 색이기도 하다고 설명합니다.
지구의 자기장은 끊임없이 변동하고 있어 대략 20~30만 년에 1회 남북이 완전히 뒤바뀌는데, 다음 지자기 역전은 언제 일어나도 이상하지 않아 약 100년 내에 반전이 완료할지도 모른다고 구미합동 과학반이 미국의 지구물리학회가 발행하는 'Geophysical Journal International'에 발표한 최신 논문에서 밝혔습니다.
지금까지 지구 자기장의 역전은 최대 7000년이 소요되는 것으로 보았습니다(미국 국립과학재단(NSF)의 2004년 조사).
그러나 지난 몇 년 동안 과학자들의 연구를 통해 지금까지 생각도 못했던 빠른 속도로 남북 지자기가 바뀌었다는 것을 알았습니다.
이번에 발표된 논문에서는 역전속도에 한층 더 파고들었습니다. 예를 들어 앞선 지구자기장 역전은 약 100년 만에 완료되었다는 놀라운 숫자도 발표했습니다.
로마 근교의 호수 바닥에 1만 년간 화산분화 때마다 퇴적으로 생긴 화산재의 지층을 검증하고 확인한 결과라고 합니다. UC버클리의 보도자료에 따르면 이 화산재의 지층에는 당시의 자기장 방향이 그대로 '프리즈(고정)'되어 남아 있기 때문에 연대를 조사하면 역전의 시기가 언제이고 역전완료까지 어느 정도의 시간이 걸렸는지에 대해 확실한 것을 추측할 수 있다고 합니다.
"다음 역전이 앞선 것과 같은 급격한 스피드로 일어날지 어떨지는 모르지만 일어나지 않는다고 단언할 수도 없다"고 UC버클리의 공동집필인 Paul Renne 씨는 말합니다.
아래의 지도에서는 약 78만 9,000년 전부터 북극이 남극대륙을 수천 년간 해매기 시작하고 78만 6,000년 전에 방향이 뒤집혀 북극권에 안착한 양상을 나타냅니다
UC버클리
지구 자기장이 끊임없이 변동한다는 사실은 이전부터 알고 있었습니다. 예를 들어 북극은 지난 200년 정도 사이에 600마일(966km) 이동하고 있으며 올 여름에는 유럽우주기관(ESA)의 위성관측 데이터로 지자기가 약해지고 있는 지역과 강해지고 있는 지역이 생긴 것으로 밝혀졌습니다.
전류의 흐름의 변화가 인간생활에 영향을 미치는데 예를 들어 활주로에 방위자침의 방향에 맞춘 번호를 표시하고 있는 공항에서는 지자기 변동에 맞추어 명칭을 변경하거나 번호표기를 바꾸고 있습니다. 실제로 오클랜드 국제공항에서 27번 활주로가 28번으로 변경되었습니다.
그래서 남북 역전의 날이 가깝다는 것 자체는 그렇게 놀라운 일이 아니지만 연구결과대로 급격하게 일어난다면 우리의 삶에 어떤 영향이 일어날지 우려되기도 합니다. 자기장이 약해진다는 것은 우주로부터 유입되는 발암성 방사선으로 인해 암발생률의 증가와 전력공급망이나 자기장에 민감한 시스템 등 인프라가 받는 영향도 상당할 것입니다.
키보드를 고집하는 사람들 사이에서는 좌우분리형 키보드나 격자배열 키보드라는 일반적인 키보드와는 다른 형상인 것이 사용되고 있습니다. 그런 독특한 키보드 중에서도 'CharaChorder'는 레버 모양의 부품을 대량으로 배치한 기발한 외형을 하고 있는데 타이핑 테스트에서 부정행위가 의심될 정도로 빠른 타이핑이 가능하다고 합니다.
'CharaChorder'의 외형은 아래와 같습니다. 화이트와 블랙의 레버가 좌우에 9개씩 합계 18개가 탑재되어 있습니다.
레버는 상하좌우 4방향으로 움직이고 각각의 방향에 알파벳이나 방향키, 마우스의 이동 등이 할당되어 있습니다.
또 CharaChorder에는 「h」 「e」 「l」 「o」를 순서에 관계없이 동시 누르면 「hello」라고 입력되고 「w」 「o」 「r」 「l」 「d」 를 동시에 누르면 'world'라고 입력하는 입력 보조기능 'Chorded'가 탑재되어 있습니다. 이 Chorded와 독특한 레버입력을 조합하는 식으로 일반적인 키보드에 비해 필요한 손가락의 움직임이 500% 삭감된다는 것.
CharaChorder의 개발자인 Riley Keen은 CharaChorder를 사용하여 타이핑 사이트 Monkeytype에서 500WPM(1분에 500단어 입력할 수 있는 속도)라는 최고점수를 달성했습니다. 그러나 1문자마다의 입력 간격이 인간에게는 불가능한 속도에 도달하고 있었기 때문에 Monkeytype가 부정행위로 보고 랭킹에는 반영하지 않았다고 합니다.
현재 CharaChorder는 품절인 상태이고 입력 보조기능 Chorded를 탑재한 일반적인 외형의 키보드 'CharaChorder Lite'가 2022년 3월에 등장할 예정이라고 합니다.
2021년 12월 20일 과학지 Current Biology에 게재된 논문은 AWI가 2018년에 웨델해 남동부 익스트롬 붕빙의 해저에서 채취한 생물종에 관한 것으로, 표본 채취지점은 외해로부터 몇km 떨어져 있었지만 77종류의 생물이 발견되는 등 표본은 빛과 먹이가 있는 외양의 대륙붕보다 생물다양성이 풍부했다고 합니다.
실제로 채취한 표본의 일부 이끼벌레의 단편.
by David Barnes
표본의 현미경 조사로 4개의 종에서 외양 대륙붕에 서식하는 유사종과 동등한 성장을 이룬다는 것이 밝혀졌습니다.
발견된 생물 대부분은 식물성 플랑크톤인 미세조류를 먹이로 했는데 붕빙 아래에 퍼져있는 암흑의 해저에서는 식물이나 조류가 서식할 수 없다고 생각되기 때문에 연구팀은 “외양으로부터 충분히 한 조류가 옮겨져야 한다”고 보고 있습니다.
이 외 발견된 사체의 방사성 탄소연대 측정으로 연대가 현대부터 5800년 전까지 폭넓다는 것을 알게 되었습니다. 이것은 붕빙 아래 적어도 6,000년에 걸쳐 생명의 오아시스가 존재했음을 시사합니다.
덧붙여 붕빙은 기후변화의 영향으로 붕괴가 진행되고 있어 그 아래 생태계를 보호하고 연구하는 시간이 부족하다는 점도 지적되고 있습니다.
극한의 땅으로 알려진 남극대륙. 그 넓이는 무려 호주대륙의 2배 면적이고 평균적으로 두께 2㎞의 두꺼운 얼음으로 덮여 있습니다. 그런 남극대륙도 1억 년 정도 전에는 다양한 동식물이 서식하는 녹색의 대지였습니다. YouTube의 과학계 동영상 채널 'SciShow'에서 남극대륙이 얼음의 땅이 될 때까지의 변천을 설명합니다.
남극대륙이 극한의 땅이라는 사실은 잘 알려져 있습니다. 물 위에 떠다니는 얼음덩이로 덮인 북극과 달리 남극은 '대륙'입니다. 그 크기는 오스트레일리아 대륙의 2배로 산맥이나 계곡 등에서 기복이 풍부하지만 평균 2킬로미터에 달하는 두꺼운 얼음에 완전히 덮여 있습니다.
그러나 옛날부터 이런 모습이었던 것은 아닙니다. 우연히 이런 모습이 되었을 뿐입니다. 오랫동안 과학자들은 남극대륙이 어떤 과정을 거쳐 얼음에 덮히게 되었는지 연구해 왔습니다.
놀랍게도 남극대륙은 과거 대부분의 기간 녹색으로 덮여 있었다. 그리고 한랭화가 시작되기 전에는 풍부한 생명이 서식하고 있었습니다. 예를 들어 1억 년 정도 거슬러 올라가면 남극대륙에는 공룡 등의 다양한 동물이 서식하는 광대한 침엽수림으로 덮여 있었습니다. 당시의 남극대륙은 현재보다 북방에 위치했고 당시의 지구의 기후도 현재보다 온난했습니다. 지구는 온난기에 있었고 영구적인 얼음도 보이지 않았습니다.
지구가 현재와 같이 남극과 북극이 영구적으로 얼어붙는 냉량한 상태로 변모하는 데에는 꽤 많은 시간이 걸렸습니다. 지질학자는 남극 빙상이 형성되기 시작한 시기를 시신세부터 점신세 사이인 대략 3,400만 년 정도라고 추정합니다.
남극대륙이 한랭화된 과정은 조금 복잡합니다. 당시의 남극대륙의 환경은 눈에 띄게 변화하고 있었습니다. 다른 지역은 온난하고 습한 쥬라기 초기를 맞이했지만 남극대륙은 다른 대륙과 비교할 때 추운 기후로 현재와 같은 어둡고 차가운 겨울철이 종종 도래했습니다. 게다가 현재보다 훨씬 북쪽에 위치한 남극대륙은 지각변동으로 인해 서서히 남방으로 밀려났습니다.
가장 큰 변동은 남극대륙이 고립되어 이어져 왔던 남아메리카대륙이나 호주대륙과 멀리 떨어진 결과, 남극지의 큰 특성 중 하나인 '남극환류'가 탄생했습니다. 남극환류란 남극대륙의 주위를 주회하는 해류입니다. 멕시코 만류와 같은 다른 해류는 진로를 바꾸어 온난한 해수와 한랭한 해수를 다른 곳으로 옮기게 되었습니다.
남극환류는 차가운 해수를 남극대륙의 주위에 가둔 채 주회시켜 따뜻한 해수를 차단시켰기 때문에 극한의 기후가 계속되고 있다고 연구자 대부분이 생각하고 있습니다. 아직 이 분야는 연구해야 할 부분이 많습니다.
당시는 남극대륙뿐만 아니라 지구 전체가 추워지고 있었습니다. 이 시기를 '대빙하기(The Big Cill)'라고 부르는 연구자도 있습니다.
연구자들은 이 대규모 기후변화가 이산화탄소량의 변화에 기인한 것으로 보고 있습니다. 당시의 지구의 대기나 해수에서 이산화탄소가 줄어들고 있었던 증거가 태고의 화석이나 퇴적물에 화학물질의 형태로 보존되어 있었습니다.
지각변동으로 대륙이 융기하여 산맥이 많이 태어났습니다. 남극대륙 주변에서는 한랭화가 시작되었습니다. 인도 아대륙은 유라시아 대륙과 충돌하여 히말라야 산맥이 융기하기 시작했습니다. 방대한 암반이 노출되어 '화학적 풍화'를 일으켰습니다.
화학적 풍화에서는 대기 중의 이산화탄소가 흡수되어 봉쇄되어 버립니다. 그 과정은 다음과 같습니다. 이산화탄소는 빗물과 화학반응을 일으켜 탄산을 생성하고 암반을 녹입니다. 녹은 암석은 하천으로 흘러들어 가 바다로 옮겨집니다. 플랑크톤을 비롯한 해양생물은 스스로 외부껍질을 생성하기 위해 이산화탄소를 포함한 용융성분을 흡수합니다. 여기서도 이산화탄소가 봉쇄되어 버립니다.
사실 플랑크톤은 기후변화에 있어서 여러 가지 면에서 큰 역할을 합니다. 이 작은 유영하는 생명체는 지금도 화석이 남극에 대량으로 남아 있습니다. 지질학자들은 남극대륙이 다른 대륙에서 분열된 시대의 플랑크톤 화석이 급증하고 있음을 관찰했습니다.
이로 인해 남극환류의 조류가 강해짐에 따라 심해의 영양소 풍부한 찬 해수가 표층에 승류하는 양이 늘었다고 추측하는 과학자들도 있습니다. 이런 용승작용은 얕은 물의 생물에게 풍부한 영양분을 운반합니다.
이렇게 풍부한 영양분을 얻은 해양 플랑크톤은 큰 번영을 이루었습니다. 늘어난 해양 플랑크톤은 그 외각에 이산화탄소를 점점 가둡니다. 플랑크톤이 사멸해 해저에 가라앉으면 그 외각은 석회화되어 대량의 이산화탄소가 봉쇄되어 갑니다.
이러한 해양상의 변화는 남방만이 아니었다고 지적하는 전문가도 있습니다. 지각 변동으로 지구의 해류가 크게 변했습니다.
2015년 현대의 기후와 해양을 연구하는 컴퓨터 모델에 당시의 해류상태를 입력하고 당시의 해류변화를 조사하는 연구가 이루어졌습니다. 그러자 남아메리카대륙과 남극대륙 사이에 드레이크해협이 탄생함으로써 남극환류의 흐름이 바뀌면서 지구 전체의 해류에 큰 변화가 일어났습니다.
심해의 탄소를 표층으로 운반하는 해류 전체의 속도가 저하되어 탄소는 점점 심해에 머물게 되었습니다. 이러한 변화와 그 밖의 요인이 400만 년 정도의 시간에 걸쳐 지구 전체의 이산화탄소량을 저감시켜 지구의 기온이 저하되었다고 합니다.
동시에 남극도 한랭화했습니다. 우선 남극대륙의 고산에 빙하가 형성되어 그것이 서서히 계곡이나 저지에 퍼져나가 빙상이 되어 갔습니다.
빙상은 일단 형성되면 점점 가속화합니다. 얼음은 반사율, 즉 빛을 반사하는 힘이 매우 강합니다. 햇빛은 얼음 위에서 튀어 오르는데 햇빛의 온기도 마찬가지입니다. 얼음의 표면적이 많을수록 햇빛이 반사되어 대기가 따뜻해지지 않습니다.
빙상이 두꺼워짐에 따라 점점 고도가 높아집니다. 그러면 대기가 얇고 차갑게 되고 한층 더 얼음이 생기는 연쇄반응이 일어납니다. 즉 빙상은 영구적으로 존재하는 것입니다. 빙상은 추가적으로 빙상의 성장을 일으켜 수만 년이 지나면서 지구의 기온은 계속 떨어졌고 남극대륙의 빙상은 더욱 성장했습니다. 우리가 아는 현재의 아름다운 '남극 빙상'은 이렇게 1,400만 년 전에 만들어진 것입니다.
'자기장'의 존재는 일상생활에서 강하게 의식하지는 않지만 삶에서 사용되는 기술에 매우 중요한 존재입니다. 예를 들어 Google 지도의 내비게이션 기능에서 자신의 방향이 거의 올바르게 표시되는데 GPS(전지구 측위 시스템)와 지자기 센서를 사용하여 현재 위치와 진행방향을 산출하고 있기 때문입니다.
그런데 지금 이 자기장의 급속한 변화가 일어나고 있다고 합니다. 원인의 하나로 생각되는 것이 '지구 자극의 이동'입니다.
자석에 반드시 N극과 S극이 2개 한쌍으로 존재하듯 거대한 자석인 지구에도 2개의 자극이 있습니다. 북반구에 있는 것이 '북자극', 남반구에 있는 것이 '남자극'으로 각각 극점(북극점·남극점)과는 1000km 정도 떨어져 있습니다. 북극점·남극점이 어디까지나 지리학적으로 정해진 지점인데 반해 북자극·남자극은 지자기의 변동에 의해 이동하기도 합니다.
아래의 자료는 교토대학 대학원 이학연구과 부속 지자기세계자료해석센터가 작성한 12세대의 국제표준 지구자기장(IGRF-12)에 근거한 자극의 위치의 변천을 나타낸 것으로 남자극은 남극대륙에서 남극해의 인도양 쪽인 북서로 이동했습니다.
한편 북자극은 1980년은 캐나다의 누나부트 준주 내에 있었지만 북진해 2010년에 북극해의 북위 85도에 도달. 2015년은 더욱 높은 위도로 이동해 2018년의 점은 그려져 있지 않습니다만 날짜 변경선을 넘어서 서반구로부터 동반구에 들어갔다고 합니다.
이 북자극의 급속한 이동으로 인해 북극처럼 자기장이 급격하게 변화하고 있는 지점에서는 자기장 모델의 오차가 커지고 있습니다. 자기장 모델의 오차가 커지면 그 모델을 사용하고 있는 데이터에 에러가 발생하기 쉽다는 것.
연구자들은 추가적인 원인으로 코어의 깊은 부분에서 발생하는 '유체자기'를 지적합니다. 북자극은 캐나다와 시베리아 지하에 있는 2개의 큰 '자기장의 반점'에 의한 영향으로 움직이고 있다고 생각되고 있는데 유체자기의 제트파가 캐나다의 지하 자기장의 힘을 약화시킨 결과로 북자극이 시베리아 쪽으로 당겨지고 있다는 견해입니다.
제곱하여 음수가 되는 수인 허수는 물리학의 한 분야인 양자역학에 있어서는 순수상태를 나타내는 파동함수의 일부에 사용됩니다. 양자역학에서 사용되는 방정식에서 허수가 사용되는 이유가 허수가 없으면 방정식이 성립되지 않기 때문인지 단지 허수를 사용해 복잡한 방정식을 간단하게 설명할 수 있어서인지 오랫동안 논의되어 왔습니다
양자역학의 창시자인 엘빈 슈레딩거조차도 친구에게 보내는 편지에서 방정식에 복소수를 포함하는 의미에 대한 회의적인 관점을 보여줍니다. 사실 슈레딩거는 파동함수를 허수 없는 실수로만 표현하는 방법을 구상했으며 이후의 물리학자들도 양자론의 허수를 실수로 대체하려는 시도를 계속했습니다.
여기서 의문이 되는 것이 허수 없이도 올바르게 양자론이 기능하느냐는 점입니다. 이에 2021년 12월 15일 학술지 Nature에 게재된 연구와 같은 날 Physical Review Letters에 게재된 두 연구는 비교적 간단한 실험을 통해 '양자역학이 맞다면 허수가 존재하지 않으면 현실은 성립되지 않는다'는 것을 증명하고 있으며 슈레딩거의 파동함수의 허수를 실수로 대체하려는 시도가 잘못되었음을 나타냅니다.
연구에 종사한 스페인 광과학연구소의 이론물리학자인 마크 올리비에 레노 씨는 “양자역학의 창시자인 슈레딩거는 이론 안에 나오는 복소수를 해석하는 방법을 찾지 못했습니다. (방정식이) 허수를 가지는 것 자체는 매우 합리적인 것이지만 현실의 요소로 허수를 식별하는 명확한 방법은 없다"고 과학계 미디어 Live Science와의 인터뷰에서 말했습니다.
Nature에 게재된 연구에서는 허수가 파동함수에 있어서 정말로 중요한 요소인지를 검증하기 위해서 고전적인 양자실험인 '벨의 부등식'을 응용한 방법이 고안되었습니다. 실험에서는 먼저 2개의 독립적인 광원(S, R)을 기본 양자 네트워크의 3개의 검출기(A, B, C) 사이에 배치하고 광원 S에서 2개의 광입자 또는 광자를 하나는 A방향으로, 다른 하나는 B방향으로 방출합니다. 반면에 광원 R은 두 개의 광자를 B와 C방향으로 방출합니다. 우주가 허수에 기초한 표준 양자역학에 의해 설명되는 경우에는 A와 C에 도달한 광자는 양자 얽힘을 일으키지 않습니다. 그러나 양자역학의 모든 것을 실수로 설명할 수 있다면, 광자는 양자 얽힘을 일으켜야 합니다.
두 번째 연구에서는 첫 번째 연구를 입증하기 위해 레이저빔을 결정에 조사하는 실험을 수행했습니다. 실험 결과, 양자 얽힘을 일으킨 광자가 방출되었지만, 검출기 A와 C에 도달한 시점의 광자가 얽혀 있지 않은 상태인 것이 확인되었습니다. 즉 허수를 사용하여만 양자역학을 올바르게 설명할 수 있다는 것이 증명된 것입니다.
연구에 종사한 레노 씨는 “일부 실험에서 무엇이 나오는지를 관찰하는 것만으로 실험에 사용된 물리적 디바이스의 신뢰성을 가정하지 않고 많은 잠재적인 설명을 제외할 수 있다"며 미래에는 물리학자가 완전한 양자론에 도달하기 위해 제일원리에서부터 구축된 실험이 다소 필요할 수 있다고 설명합니다.
또 이번 연구결과가 미래의 양자인터넷 원리를 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 보고 있습니다.
번개에 대한 연구는 옛날부터 존재했으며, 1752년에는 벤자민 프랭클린이 벨을 이용한 실험으로 번개의 정체가 전기인 것을 밝혀냈습니다. 그러나 실은 번개는 어떻게 생성되는지에 대한 수수께끼는 아직 해결되지 않았습니다.
번개가 생성되는 과정의 주류적인 가설로는 '뇌운 속에서 작은 얼음의 결정이 상승하고 얼음 알갱이로 내릴 때, 결정 안의 음으로 대전된 전자가 마찰로 떨어지고 구름의 상부가 양으로 대전하고 하부가 부로 대전해 거대한 불꽃을 낳는 전계가 생성된다'는 것이 있습니다. 그러나 구름 속의 전장은 불꽃을 낳기에는 너무 작다고 알려져 있으며, 실제로 뇌운 속에 로켓이나 풍선을 보내어 조사해도 역시 불꽃을 낳기에 충분한 전장은 관측되지 않았다고 합니다.
번개가 생성되는 수수께끼를 밝히는 데 있어서의 문제는 구름이 불투명하고 정밀도가 높은 카메라라도 번개가 생성되는 그 순간을 촬영할 수 없다는 것입니다. 그래서 뉴햄프셔대학의 물리학자인 Joseph Dwyer 교수는 네덜란드에 있는 전파망원경 LOFAR을 이용했습니다.
LOFAR
LOFAR은 일반적으로 은하간 가스 및 자기폭풍과 같은 우주에서 발생하는 현상을 관찰합니다. 번개는 빛과 함께 무선펄스를 발산하는데 무선펄스는 빛과 달리 두꺼운 구름을 통과할 수 있습니다. LOFAR은 이 무선펄스를 검출하는 방식으로 번개를 고해상도로 3차원 매핑을 할 수 있다는 것. 번개를 무선검출기로 매핑하는 시도는 처음이 아니지만 대부분의 이전 시도는 저해상도에 2차원적이었으므로 LOFAR을 사용한 관측과는 다릅니다.
2018년 8월 연구팀은 LOFAR을 사용하여 수집한 데이터를 분석하여 뇌운의 깊이 70미터에서 무선펄스가 발생하고 있음을 밝혀냈습니다. 연구팀이 관찰한 무선펄스의 패턴은 번개의 형성에 대한 2개의 가설을 지지한다고 합니다. 하나는 '우주선이 뇌운 속의 전자와 충돌하고 전자 눈사태로 인해 전장이 강화된다'는 가설이고 다른 하나는 '얼음결정이 충돌하여 양과 음으로 하전되는데 양으로 하전된 얼음은 공기에서 더 많은 전자를 수집해 스트리머(방전로)가 늘어나게 된다. 이 스트리머는 주위의 공기를 가열해 공기중으로부터 보다 많은 전자를 떼어내, 얼음의 결정에 많은 전류가 흐르게 되면서 최종적으로 번개가 형성된다'는 가설입니다.
연구자들은 스트리머가 대량으로 형성됨으로써 무선펄스가 지수함수적으로 증가하고 전자 눈사태가 멈춘 곳에서 번개가 형성된다고 생각합니다. 코로나19의 유행으로 인해 전세계에서 봉쇄가 이루어진 결과, 얼음결정의 핵이 되는 대기 중의 오염물질이 감소했습니다. 이 시기에 번개 발생이 10% 감소한 것이 관측되어 연구자의 생각은 이 관측결과와도 일치합니다.
다만 이번 연구에서는 공기를 이온화하는 얼음입자를 직접적으로 다루지 않았고 '첫번째 전자는 어디에서 오는가', '얼음입자 근처에서 방전이 어떻게 일어나는가' 등 의문은 밝혀지지 않았습니다. 이 때문에 스트리머가 어떻게 번개를 생성하는지에 대한 수수께끼가 남습니다. 한편 지금까지의 번개에 대한 연구는 고해상도 데이터의 부족으로 정확한 시뮬레이션을 구축할 수 없었기 때문에, 이 연구에서 얻은 데이터는 번개 연구의 중요한 단계가 될 것으로 보입니다.
일반적인 총기는 약협에 담긴 화약에 점화하여 탄두를 날리는 화기가 주류이지만, e-Shotgun은 전자석 코일을 사용하여 철제 코인을 날린다는 완전 전동의 비살상 무기로 총 중량은 약 4kg. 배럴 상부에는 배터리 잔량이나 매거진 잔량, 연사속도 설정 등을 확인할 수 있는 모니터가 탑재되어 있습니다.
동시에 5발의 탄환을 사출할 수 있는 샷건모드에서는 분간 2400발이라는 연사속도로 사격이 가능합니다. 총알은 1발당 18그램의 코인형 철제 총알로, 매거진 용량은 50발. 유효 사정은 12미터이고 낮은 관통력과 높은 스토핑력을 실현하고 있어 폭도의 진압이나 금융기관의 방위 등의 비살상 용도에 최적으로 설계되어 있습니다.
총성 자체는 없습니다만, 사격시에는 코인형의 탄환 자체가 내는 소리가 납니다. 제조사는 매우 낮은 손상성이라고 소개하지만 수박 정도는 가볍게 분쇄하고 맥주캔도 손쉽게 관통하며 완전 자동으로 쏘면 브라운관 TV를 완전히 파괴할 수도 있습니다.
e-Shotgun은 화약도 공기압도 사용하지 않기 때문에 '총기'나 '에어건'의 정의에서 벗어나는데, 사용시에는 그 나라의 법집행기관에 확인할 필요가 있지만 기존의 총포 소지 허가 등이 필요하지 않을 수 있습니다.
'Founding Edition'이라고 하는 선행 판매 모델이 1299달러(약 148만 원)이고 희망 소매가격은 1980달러(약 225만 원)이 될 예정으로, 공식페이지에서는 지문인증 기능이나 리모트락 기능, 빅데이터 통계분석 기능 등을 탑재한 'Professional Edition'의 등장이 예고하고 있습니다.
'거대한 우주선이 몇 광년의 거리를 워프로 순식간에 이동한다'는 SF로 친숙한 워프드라이브는 지금까지 현실에서는 실현 불가능이라고 알려져 왔습니다. 워프드라이브를 실현하기 위해서는 우주선을 아공간의 장소인 '워프버블'로 감싸야 하는데, 새롭게 DARPA(국방고등연구계획국)로부터 자금제공을 받아 워프드라이브와는 무관한 연구를 하고 있던 연구팀이 워프버블을 우연히 생성했다고 보고했습니다.
워프드라이브는 물리학자 미겔 알쿠비에레 씨가 제창한 '알쿠비에레 드라이브'라는 이론에 근거하고 있습니다. SF드라마 시리즈 '스타트렉'에 등장하는 워프항법을 힌트로 한 알크비에레 드라이브는 '우주선의 후방 시공을 팽창시키는 동시에 전방 시공을 수축시켜 우주선을 움직인다'는 이른바 시공의 파도를 타고 서핑을 하듯 항행한다는 아이디어입니다.
알쿠비에레 드라이브는 학술적으로는 평가되었지만 실현을 위해서는 특수한 재료와 방대한 에너지가 필요하여서 실용화는 불가능하다고 생각되어 왔습니다. 그러나 2013년 NASA의 존슨우주센터 '이글웍스 연구소'를 창설한 해롤드 화이트 박사는 알크비에레 드라이브의 측정기준을 손봐 특수소재와 에너지사용량을 크게 삭감할 수 있다는 사실을 찾아냈다는 것. 이 공로를 인정받아 비공식이지만 알크비에레 드라이브는 '알크비에레/화이트 워프드라이브'라고 명칭이 변경되었습니다.
워프드라이브의 이론은 화이트 박사에 의해 진화했지만 여전히 이론의 범위를 벗어나지 못했습니다. 그러나 최신 연구에서 화이트 박사는 실제로 '워프버블'을 출현시키는 데 성공했다고 발표했습니다. 워프버블은 우주선을 감싸고 시공연속체를 왜곡하여 우주선을 추진시키기 위한 아공간 출현현상을 의미합니다. "분명히 해두고 싶은 점은 우리가 발견한 것은 '워프버블의 유사품'이 아닙니다. 작지만 우리는 진짜 워프버블를 발견했다"고 화이트 박사는 주장합니다.
화이트 박사는 원래 워프버블과는 별도로 '카시미르 공동'이라고 불리는 마이크로 스케일의 구조에 대해 DARPA의 자금을 받아 연구하고 있었습니다. 그리고 카시미르 공동에 대한 작업을 하는 도중에 우연히 워프버블에 대한 발견이 있었다고 합니다. "이것은 '어떤 목적을 위해 연구를 해, 전혀 예기치 않은 것을 발견한다"라는 말의 좋은 사례"라고 화이트 박사는 말합니다.
카시미르 공동에 대한 발표에서 화이트 박사 연구팀은 “알크비에레 측정기준의 요건을 엄밀하게 충족하고, 부의 에너지 밀도분포를 예측하는 마이크로/나노 스케일의 구조를 발견했다”며 논문은 진짜 워프버블을 실현할 수 있게 하는 나노구조에 대해 언급한 세계 최초의 검토된 논문이라고 화이트 박사는 주장했습니다. 이 나노구조를 이용하면 알크비에레 드라이브가 요구하는 부의 에너지 밀도분포를 실현할 수 있을 가능성이 있다고 화이트 박사는 생각합니다.
덧붙여 연구팀은 현재 카시미르 공동의 연구에 초점을 맞추고 있기 때문에, 실제로 우주선을 구축·테스트할 계획은 없다면서도 구체적인 '워프드라이브 우주선'의 아이디어에 대해서 몇 가지 제안을 공개했습니다.
이번에 발표된 신형 초소형 카메라는 'Metasurface(메타 표면)'라는 기술을 채용하고 있으며 에이즈바이러스(HIV)와 거의 같은 사이즈의 160만 개 극소 원주로 렌즈와 동등의 기능을 하도록 설계되었습니다. 이 원주는 하나하나 다른 형상을 가지며, 각 원주는 광안테나와 같이 기능하도록 기계학습 기반 알고리즘을 사용하여 형상이 최적화되어 있다고 합니다.
아래의 이미지는 종래의 초소형 카메라로 촬영된 사진(왼쪽)과 이번에 개발된 초소형 카메라로 촬영된 사진(오른쪽)을 나열한 것입니다. 종래의 초소형 카메라로 촬영된 사진은 시야각이 한정된 데다 상 자체도 흐릿해져 왜곡되며 색미도 붕괴되어 버렸지만, 이번에 개발된 초소형 카메라로 촬영된 사진은 일반적인 카메라로 촬영한 사진을 다소 열화시킨 정도입니다. 연구팀에 따르면 프레임의 끝 부분이 조금 흐릿한 점을 제외하면 체적이 55만 배인 렌즈를 사용한 카메라와 동등한 사진을 촬영할 수 있다고 합니다.
이번 카메라는 광학면의 설계와 화상을 생성하는 신호 알고리즘의 설계를 통합적으로 처리한 점이 혁신적이라며, 종래의 메타 표면 카메라는 품질을 위해 광량 등을 인공적으로 정돈한 이상적인 환경이 필요했지만, 이번 메타 표면 카메라는 자연광의 환경 아래에서도 퍼포먼스를 발휘할 수 있다는 것. 연구팀은 이 초소형 카메라를 내시경 검사나 뇌이미징에 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 이 카메라 여러 대를 물체 표면에 분산배치함으로써 새로운 형태의 촬영이 가능해진다고 설명합니다.
이번 연구에 참여한 프린스턴대학의 Ethan Tseng 씨는 “이 작은 구조를 설계하고 실제로 구축해 원하는 대로 성능을 내는 작업은 매우 어려웠습니다. 고시야각 RGB 이미지를 촬영하는 특수한 태스크를 위해 수백만의 나노구조를 알고리즘으로 설계한다는 기법은 지금까지 행해진 적이 없다”고 설명합니다. 마찬가지로 연구에 참가한 워싱턴대학의 Shane Colburn 씨는 다른 형상의 나노 안테나 구조를 자동으로 테스트하는 시뮬레이터를 작성할 때, 메타 표면으로 생성되는 화상을 고정밀도로 근사한 화상을 출력하는 모델을 개발했다며 이를 통해 "나노 안테나의 수가 많고 빛과의 상호작용도 복잡하기 때문에 시뮬레이션에는 막대한 메모리와 시간이 필요했다"고 밝혔습니다.
유전자조작된 대장균으로부터 생성된 'microbial ink(미생물 잉크)'라고 불리는 생체잉크가 개발되었습니다. 이 미생물 잉크는 아직 실험실 단계인데 압력을 가하면 치약처럼 짜내져 다양한 형상으로 3D 인쇄하는 것이 가능하며, 장래에는 자기재생하는 건축소재로 사용될 가능성도 보입니다.
Programmable microbial ink for 3D printing of living materials produced from genetically engineered protein nanofibers | Nature Communications https://doi.org/10.1038/s41467-021-26791-x
미생물을 이용한 생체잉크는 이전부터 개발되고 있었으며, 미생물과 고분자 물질을 혼합하여 만든 겔 등이 발표되었습니다. 대부분 재료의 점도를 높이기 위해 히알루론산이나 해조, 실리콘 등을 포함하는 것이 특징이었습니다.
노스이스턴대학 공학과의 닐 조시 준교수가 이끄는 노스이스턴대학, 하버드대학, 버지니아공과대학의 공동연구팀이 발표한 미생물 잉크는 유전자 조작한 대장균에서 완전히 생성되는 나노섬유를 바탕으로 한 생체잉크로 기존의 생체잉크와 달리 고분자 물질을 포함하지 않습니다. 대장균에 의해 형성된 나노섬유 섬유는 매우 안정적이고 단백질의 분해나 계면활성제에 의한 변형, 열로 인한 변성에 대해서도 내성을 가집니다.
미생물 잉크에 사용되고 있는 나노섬유에는 CsgA-α(왼쪽)와 CsgA-γ(중앙)라는 2종이 있고 2종을 섞은 CsgA-αγ(오른쪽)도 존재합니다.
그리고 실제로 미생물 잉크와 3D프린터를 사용하여 인쇄한 것이 아래의 이미지에 나타나 있는데, 가장 왼쪽은 1층의 격자, 중앙의 두 이미지는 10층으로 구성된 정사각형과 원, 맨 오른쪽은 21층으로 구성된 원추형입니다. 이미지 왼쪽 하단의 흰색 선이 1mm 길이를 나타냅니다.
미생물 잉크는 고분자 물질을 포함하지 않고 그 자체에 대장균을 포함하고 있어서 자기재생성도 기대할 수 있습니다. 연구팀은 미생물 잉크는 의료 용도로 맞춤화할 수 있어서 다양한 생명공학에 적용할 수 있다고 설명합니다. 또 달이나 지구상의 오지와 같이 자재를 간단하게 입수할 수 없는 장소에서의 건축재로서도 응용할 수 있을 가능성도 기대되고 있습니다.
발과 허리가 아픈 사람에게는 계단을 오르내리는 것이 매우 어려울 수 있습니다. 디자이너 Rombout Frieling 씨가 개발한 VertiWalk는 서고 앉는 동작을 반복하여 수직방향으로 이동을 가능하게 하는 시스템으로 계단을 대체하는 수단을 제공할 수 있다고 합니다.
텔아히브대학의 Dino J. Levy 교수가 이끄는 연구팀이 개발한 거짓말 탐지시스템은 연구에 참가한 Yael Hanein 교수가 개발한 근육과 신경의 활동을 감시하고 측정하는 전극이 포함된 스티커를 이용합니다. 이 전극스티커는 헬스케어 기업인 X-trodes Ltd.에 의해 수면감시 디바이스로서 제품화되고 있는데 Levy 교수는 이 디바이스를 거짓말탐지기에 사용했습니다.
연구팀은 피실험자 48명에게 전극스티커를 입술에 가까운 뺨의 근육과 눈썹 상부의 근육에 붙여 거짓말을 하게 한다는 실험을 했습니다. 피실험자는 '거짓말을 하는 역할'과 '거짓말을 식별하는 역할로 나누었고 거짓말을 하는 역할은 '선'과 '나무'를 의미하는 2개의 단어를 사용해 이어폰으로 지시를 받으면서 거짓말을 하거나 하지 않았습니다. 거짓말을 하지 않는 때에는 지시대로 발성합니다만, 거짓말을 할 때는 '선'이라고 지시가 있으면 '나무'라고 발언하고 '나무'라고 지시가 있으면 '선'이라고 발언합니다.
실험 결과, 거짓말을 간파하는 역할은 거짓말을 알아채지 못했는데, 전극스티커로부터 계측된 근육의 활동으로부터 진위를 판정하자 최대 73%라는 이 종류의 기술로서는 최고 정밀도로 거짓말을 간파하는 데 성공했습니다.
이번 실험에서는 각 피실험자가 거짓말을 할 때의 버릇이 있다는 것도 판명되었으며 뺨의 근육이 활성화된 피실험자와 눈썹의 근육이 활성화된 피실험자로 나뉘어 있다는 점과 거짓말이 능숙한 피실험자에 대해서는 이번 시스템으로도 간파할 수 없다는 것을 알았습니다.
by Martin Gervasoni Molina. https://www.flickr.com/photos/
Levy 교수는 이번 실험이 초기 단계라며 “최초의 연구로서 거짓말 자체는 매우 단순한 것이었다”며 “거짓말의 징후는 많이 있고 그 중 2개를 발견했을 뿐"이라고 설명합니다. 앞으로의 전망에 대해서는 "외관으로부터 얼굴의 근육의 움직임을 판정하여 거짓말을 식별하는 비디오 소프트웨어를 개발해 전극을 불필요하게 하는 것이 목표"라고 밝혔습니다.
요리에서는 다양한 화학반응이 일어나며 '푸드사이언스(식품과학)'라는 연구분야가 존재할 정도로 최근의 요리는 과학적인 시행착오를 도입한 학문적인 영역이 되었습니다. 고금동서에서 사랑받는 스테이크를 과학적으로 맛있게 하려고 다양한 과학자가 연구하고 있으며, 그 유용한 지식이 Knowable Magazine에 공개되어 있습니다.
우선 스테이크의 품질을 고기의 부위가 좌우합니다. 적당히 움직이는 척추를 따라 존재하는 허리근육은 결합조직이 적기 때문에 자주 사용되는 다리의 고기보다 부드러운 식감입니다. 또 근육조직 사이에 지방방울이 확실히 들어가면 더 부드럽고 육즙이 많고 맛이 풍부해지기 쉽다고 과학자 중 한 명인 유타주립대학의 술레이만 마타르네 씨는 설명합니다.
실제로 고기에 포함된 지방의 양은 풍미를 크게 좌우합니다. 텍사스공과대학의 과학자인 Jerad Legako 씨는 리브로스와 같은 부위는 지방이 많고 맛성분인 올레산이 많이 포함되어 있다고 합니다. 이와 대조적으로 사로인은 올레산이 적고 스테이크의 맛을 향상시키지 않는 다른 종류의 지방산을 많이 함유하고 있습니다.
지방산의 함유는 소가 곡물을 먹고 자라는지 목초를 먹고 자라는지에 따라 달라집니다. 성장의 마지막 달에 옥수수와 콩을 먹은 소는 올레산 함량이 많다고 합니다. 한편 목초를 계속 먹은 소는 오메가3 지방산의 함유량이 많아집니다. 오메가3 지방산은 물고기나 야생조류 같은 풍미라고 알려져 있지만 최근에는 건강상의 이점이 주목받고 있습니다.
그러나 스테이크의 맛을 궁극적으로 결정하는 것은 요리과정입니다. 고기를 가열했을 때에 지방산이 더욱 작은 휘발성 분자가 되는데 이것이 공중을 부유하면서 스테이크의 '아로마'가 생겨납니다. 특히 알데히드, 케톤' 알코올 등의 분자가 혼합되면 사람은 좋은 고기로 인식합니다.
게다가 메일라드 반응으로도 풍미가 만들어집니다. 메일라드 반응은 갈변과정이며 빵과 쿠키를 구울 때도 일어나는 것. 스테이크의 경우 고기에 포함된 아미노산과 당이 고열에 반응하여 화학변화가 일어나 피라진이나 푸란과 같은 분자가 생성되면서 좋은 냄새의 발생에 기여합니다.
이 때문에 '최고의 스테이크'를 요구하는 사람은 '완벽한 메일라드 반응'을 요구하게 됩니다. 너무 구워 버리면 쓴맛이 발생하는 스테이크에서 변수는 온도, 시간, 고기의 두께입니다.
텍사스A&M대학의 과학자인 Chris Kerth 씨에 따르면, 얇은 스테이크는 빨리 익기 때문에 단시간에 충분한 메일라드 반응을 만들기 위해서는 핫그릴이 필요하다고 합니다. 실제로 Kerth 씨 연구팀이 실험실에서 두께 약 1.27cm의 스테이크를 낮은 온도에서 조리했을 경우 지방산이 분해된 것에 유래하는 '스테이크의 맛'이 나기 쉬운 것으로 나타났습니다. 한편 고온에서 조리하면 피라진이 대량으로 생성되어 너무 구워진 느낌을 받게 됩니다.
얇은 스테이크를 구울 때에는 그릴의 뚜껑을 열어 천천히 고기에 불을 통과시키고 예상되는 조리시간의 절반이 아닌 3분의 1의 시점에서 뒤집어 반대 면에 수분을 이동시켜 한층 더 천천히 메일라드 반응을 일으키면 이상적인 스테이크의 풍미가 만들어집니다.
반대로 두께 3.8cm의 두꺼운 스테이크를 구울 때에는 '고기의 중앙부가 익기 전에 표면이 너무 탄다'라는 문제가 발생합니다. Kerth 씨 연구팀이 실험을 실시한 결과, 고온에서 빨리 구워진 두꺼운 스테이크를 사람들은 낮게 평가했다고 합니다. 이러한 이유에서 두꺼운 스테이크를 제공하는 스테이크 하우스에서는 일반적으로 구운 후 오븐에서 익히는 방법이 취해지고 있습니다. 가정에서 요리하는 경우 표면을 구운 후 170도의 오븐에서 가열하는 것이 좋습니다.
Kerth 씨는 “스테이크를 구울 때의 화학반응은 매우 단시간에 일어난다”며 “고기를 신중히 관찰해야 한다”고 조언합니다.
일반상대성이론은 주위에 무거운 물체가 있으면 시간의 흐름이 변한다는 것을 보여줍니다. 지구라는 무거운 물체에서 멀어질수록 시간이 빨리 진행된다는 것은 고정밀 원자시계와 도쿄 스카이트리를 이용한 실험에서 cm 단위의 정밀도로 관측되었는데, 콜로라도대학의 연구팀이 주도한 새로운 연구에서 mm 단위의 정밀도로 시간의 진행 차이가 관측되었습니다.
콜로라도대학의 연구팀은 10만 개의 스트론튬원자로 구성된 원자시계를 측정에 사용했습니다. 레이저광으로 형성된 광격자 내에 설치된 스트론튬원자의 에너지상태를 관측해 고도로 인한 시간 흐름의 차이를 측정했습니다.
약 90시간에 걸친 데이터를 분석한 결과, 1mm 높이의 차이가 10경분의 1%의 시간 흐름의 차이가 생기는 것으로 판명났습니다. 과학지 Science News는 “이것은 일반상대성이론으로 예상되는 값이며, 지금까지 수행된 가장 정확한 기록”이라고 평가했습니다.
이번 연구를 정리한 논문은 사독 전 단계이기 때문에 연구자들은 언급을 자제하고 있다고 합니다. 이번 실험은 원자시계의 측정정밀도가 최근 현저하게 진보를 이루고 있는 점에서도 주목을 받았는데, 연구에 참여하지 않은 뉴사우스웨일즈대학의 이론물리학자 빅터 프랑바움 씨는 “암흑물질의 탐색에 사용할 수 있을 정도로 최근의 원자시계의 측정정밀도는 매우 정확하다"고 평가했습니다.
By Sim75 (Simon Lane Photography). http://www.flickr.com/photos/lane2008/
DVD의 후계로서 등장한 Blu-ray 디스크는 1층식 디스크가 25GB, 2층식 디스크가 50GB 가량의 데이터를 보관할 수 있는 대용량 기억매체입니다. 여기에 레이저로 유리에 나노 스케일의 가공으로 Blu-ray 디스크의 1만 배 이상의 밀도로 데이터를 기입해 장기보존할 수 있는 기술이 발표되었습니다.
편리한 클라우드의 보급으로 전세계적으로 생성되는 데이터는 폭발적으로 증가하고 있지만 이러한 데이터를 처리하는 데이터센터의 스토리지는 에너지 소비가 심하고 수명도 짧은 HDD가 주로 사용되고 있습니다. 또 CD나 DVD 등의 종래의 광디스크는 용량이 적고 1g에 100TB 이상 기입할 수 있는 선진적인 DNA 스토리지는 내구성에 난해한 문제를 안고 있습니다.
수명과 내구성 문제를 해결하기 위해서 레이저로 유리에 데이터를 쓰는 '5차원 데이터 스토리지'가 개발되었지만 데이터를 쓰는 속도가 느리고 용량도 그리 크지 않았기 때문에 실용적이지 않았습니다.
Eternal 5D data storage could record the history of humankind | Optoelectronics Research Centre | University of Southampton http://www.orc.soton.ac.uk/962.html
이 과제의 개선에 나선 영국 사우샘프턴대학의 박사연구원인 Yuhao Lei 씨 연구팀은 '고반복 펨토초 레이저'를 이용하여 유리에 500×50나노미터의 작은 나노구조를 형성했습니다. 이때 연구팀은 펨토초 레이저로 유리에 직접 쓰는 방식이 아닌 '근접장 증폭(near-field enhancement)'이라는 광학현상을 사용했습니다. 약한 광펄스를 사용하여 나노구조를 형성하는 이 방법으로 고반복 레이저를 사용하는데 있어서 문제가 되고 있던 열손상을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 되었습니다.
나노구조에는 이방성이 있기 때문에 복굴절이 발생하여 유리에 쓴 나노구조의 '방향'과 '크기'를 제어할 수 있습니다. 이 광학 2차원과 공간적인 3차원 쓰기를 결합하여 연구팀은 기존보다 빠르고 쓰기 가능한 5차원 데이터 스토리지를 생성하는 데 성공했습니다.
by Yuhao Lei and Peter G. Kazansky, University of Southampton. https://www.eurekalert.org/multimedia/805241
Lei 씨는 “이 새로운 접근방식을 통해 데이터 쓰기속도를 실용적인 수준으로 향상시키고 합리적인 시간에 큰 데이터를 쓸 수 있게 되었습니다. 이 기술은 국소성이 높은 나노구조이어서 높은 데이터 용량을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 저에너지로 기입할 수 있는 펄스광을 채용함으로써 소비에너지의 삭감도 가능하다고 설명합니다.
연구팀은 이 기술을 사용하여 일반 CD와 같은 크기의 유리 디스크에 5GB의 텍스트 데이터를 거의 100% 정확도로 구울 수 있었습니다. 향후 시스템을 한층 더 개량하면 CD 사이즈의 유리 디스크에 500TB의 데이터를 약 60일간에 기입하는 것도 가능하다는 것. 5차원 데이터 스토리지에는 반영구적으로 데이터를 저장할 수 있다는 강점이 있기 때문에 Lei 씨는 “클라우드는 어디까지나 일시적으로 데이터를 저장한다고 가정하고 있는데, 유리를 사용한 5차원 데이터 스토리지는 국립도서관이나 박물관 등에서 장기적인 데이터 스토리지로 유용하다고 생각한다”고 전망합니다.
독일의 연구팀이 2021년 8월에 절대영도인 -273.15℃에 매우 가까운 '38피코켈빈(1조분의 38)'까지 물질을 냉각하는 실험에 성공했다고 발표했습니다. 이 온도는 지금까지 연구자들이 실험실에서 만들어 낸 어떤 저온상태보다 낮아 연구팀은 '우주에서 가장 추운 영역 중 하나'라고 부르고 있습니다.
절대영도는 열역학적으로는 '원자의 움직임이 전혀 없는 상태'라고 표현되는 물질이 가장 차가워지는 온도입니다. 이 절대영도에 가까운 상태가 되면 물질은 지금까지 보여주지 않았던 다양한 성질을 보이게 되는데, 그 중에서도 단연 손꼽히는 기묘한 현상이 보스 · 아인슈타인 응축입니다.
이 보스 · 아인슈타인 응축은 '기체 · 액체 · 고체 플라즈마'에 이은 '제5의 물질상태'라고 불리고 있으며, 물질이 파동과 같은 성질을 보여 원자의 모임 전체가 하나의 큰 원자처럼 운동하기 때문에 입자의 구조 등 물질의 본질에 육박하는 연구를 하는 물리학자에게는 매력적인 연구테마입니다.
by IBM Research. https://www.flickr.com/photos/
보스 · 아인슈타인 응축에 관련된 연구를 하는 과학자들은 물질을 최대한 냉각시키는 실험을 반복해왔습니다만, 지구중력의 영향으로 원자가 움직여버려 원자가 멈춘 상태, 즉 절대영도에 가까운 상태를 좀처럼 만들어 낼 수 없다는 과제를 안고 있었습니다.
그래서 독일 · 라이프니츠대학, 하노버대학, 브레멘대학 응용우주기술 · 미소중력센터의 연구팀은 'Fallturm Bremen(브레멘 낙하타워)'라는 시설 내부에서 실험설비를 자유낙하시켜 물질을 냉각하는 실험을 실시했습니다. 연구팀은 먼저 진공상태로 용기에 10만 개의 루비듐 원자가스를 넣어 자석으로 가둔 다음 2나노켈빈(10억분의 2도)까지 온도를 낮추어 보스 · 아인슈타인 응축 현상을 발생시켰습니다.
그리고 실험설비를 120미터 높이에서 자유낙하시켜 무중력 상태로 만들면서 동시에 진공용기 속에서 자기의 온/오프를 전환했습니다. 자기장이 없어지면 가스는 팽창하고 자기장 있으며 가스는 다시 수축합니다. 이를 빠르게 반복하면 가스가 운동이 멈추게 되어 온도를 효과적으로 감소시킬 수 있다는 것.
by dirk@bremen. https://www.flickr.com/photos/78351315@N00/
이 실험의 결과, 연구팀은 가스의 온도를 38 피코켈빈까지 낮추는 데 성공했습니다. 이 온도는 자연상태의 우주공간에서 가장 저온이라고 알려진 부메랑성운의 평균 온도보다 낮고, 지금까지 실험실에서 달성된 어떤 저온상태의 기록보다 낮은 온도입니다. 이에 연구팀은 "우주에서 가장 추운 영역을 만들어 냈다"고 표현합니다.
또 이번 실험은 거의 절대영도에 가까운 상태가 2초간 유지된 것으로도 주목을 받고 있습니다. 연구팀이 수행한 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면, 이번에 사용된 '물질파 렌즈'라는 기술을 적용하면 이론적으로는 최대 17초 동안 초저온상태를 유지하는 것도 가능하다고 주장합니다.
연구팀은 물질이 파동처럼 운동하는 보스 · 아인슈타인 응축에 대한 지속적 연구로 원자의 회전이나 운동원자에 작용하는 중력의 미세한 변화를 측정하는 매우 정밀한 측정기를 개발하고 물리학의 기초이론에 관한 연구를 더욱 발전시킬 수 있다고 기대합니다.
Sodom and Gomorrah afire. Source:https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Sodom_and_Gomorrah_afire,_by_Jacob_Jacobsz._de_Wet_d._J.,_probably_K%C3%B6ln,_c._1680,_oil_on_canvas_-_Hessisches_Landesmuseum_Darmstadt_-_Darmstadt,_Germany_-_DSC01149.jpg
청동기시대 중기에 해당하는 기원전 1650년경에 번성했던 도시가 TNT 환산으로 약 12메가톤에 달하는 폭발로 인해 소멸한 사실이, 요르단계곡의 유적을 발굴조사한 결과에서 밝혀졌습니다. 폭발의 규모는 1945년에 히로시마에 투하된 원자폭탄의 약 1000배로 사상 최대의 폭발이라 알려진 퉁구스카 폭발사건을 훨씬 능가해 원인은 운석의 낙하로 간주합니다.
이번 발굴조사는 미국의 베리타스국제대학의 고고학부와 트리니티사우스웨스트대학의 고고학부, 요르단의 하슈미트 고고학국의 공동연구팀이 수행한 것. 발굴된 유적은 사해의 북쪽에서 요르단계곡 남부 고지대에 위치하는 '텔 엘 하맘(Tall el-Hammam)'이라는 도시가 있었다고 추정되는 지역으로 발굴대상이 된 연대는 기원전 1800년부터 1550년까지인 청동기시대 중기입니다.
텔 엘 하맘은 기원전 4700년경부터 존재하고 있었다고 추정되며 기원전 1650년에 파괴될 때까지 약 3000년간 번성했던 것으로 알려져 있습니다. 또 예루살렘의 10배에 달하는 넓이로 레반트 남부에서 가장 큰 도시였습니다. 그러나 현재 텔 엘 하만이 있었다고 추정되는 위치는 비교적 평탄하고 원반모양의 황야가 펼쳐져 있습니다.
아래의 이미지a가 파괴되기 전에 텔 엘 하맘에 있었다고 생각되는 궁전예상도이고 이미지b가 현재의 모습. 궁전은 52m×27m의 면적에 적어도 4층이었다고 보여지고 있습니다만, 현재는 거의 그 모습이 남아있지 않습니다.
궁전은 두께 7~8m의 성벽과 두께 4m의 방어벽에 둘러싸여 있어 하층의 도시보다 33m 이상 높은 곳에 세워져 있었는데, 발굴조사 결과 1층 상부의 대부분이 소실되어 있었고 벽돌조각이 궁전에서 북동쪽으로 날아가 있었다고 합니다.
전쟁이나 지진에 의해 파괴된 전형적인 조각 패턴에서 '부분적으로 녹아 거품이 생긴 벽돌 조각'이나 '고온에서 녹은 건물의 석고'가 발견되었습니다. 또 주변의 지층 약 1.5m를 조사한 결과, 수천 개의 다른 도자기 파편과 진흙벽돌 조각, 탄화된 목재, 탄 곡물, 뼈, 석회질의 자갈 등이 무작위로 섞여있던 것을 발견했습니다. 특히 뼈는 '인간의 관절과 골격이 극도로 조각난 상태'를 보였다는 것.
다음은 실제로 발굴된 도자기 파편으로 단면(a, c)은 당시 그대로지만, 다른 파편(b · d)은 고열을 받아 탔거나 용해되어 구멍이 나 있는 알 수 있습니다.
또 땅속의 탄소를 분석하니 충격석영과 다이아모노이드라는 탄소의 걸정분자가 발견되었습니다. 충격석영은 운석의 낙하를, 다이아모노이드는 텔 엘 하만이 일반적으로 있을 수 없는 고온에 노출된 것을 의미합니다. 아래 그림에서 노란색 화살표가 가리키는 것이 토양에 포함된 다이아모노이드.
그 밖에도 녹은 석고에서 백금, 금, 은, 이리듐, 니켈, 지르콘이 발견된 점에서 연구팀은 "운석의 낙하로 인한 폭발이 텔 엘 하맘을 파괴한 것"고 주장합니다. 또 근처에 있던 요새도시 에리고도 일부가 폭발로 날아간 것으로 보인다고 합니다.
텔 엘 하맘을 날려버린 폭발에너지는 1945년에 히로시마에 투하된 원자폭탄의 1000배에 해당하며, 낙하한 운석의 직경은 약 50m로 추정된다는 것. 이것은 1908년에 시베리아의 숲을 날려버린 퉁구스카 폭발사건보다 더 큰 규모라고 연구팀은 추정합니다.
또 연구팀은 텔 엘 하만이 파괴되었을 때의 지층에서 비정상적으로 높은 농도의 염분이 검출됐다고 발표했습니다. 텔 엘 하만이 있었던 지역 주변에는 15개의 도시와 100개 이상의 작은 마을이 있었다고 추정되는데, 텔 엘 하만이 운석피해를 입은 이후 300~600년간은 거의 무인상태였다고 합니다. 기본적으로 요르단과 이스라엘 사이에는 비옥한 농지가 많았음에도 불구하고 요르단 계곡 주변이 수세기 동안 버려진 이유는 고농도의 염분 탓에 농작물이 전혀 자라지 않아 농업이 불가능했기 때문이라고 연구팀은 추정합니다.
왜 이 넓은 지역에서 염분의 농도가 급격히 높아졌는지에 대해 연구팀은 "높은 염분의 표면퇴적물 또는 염호인 사해호수가 운석 낙하의 폭발의 영향으로 주변에 흩뿌려졌기 때문일 것"이라고 추측했습니다.
또 연구팀은 '당시 제일의 대도시가 운석의 낙하로 멸망했다'는 점과 '지역의 토양의 염분 농도가 급격히 높아졌다'는 조사결과에 구약성서에 쓰여진 '소돔과 고모라'의 모델일 가능성을 제시합니다.
Sodom and Gomorrah afire. Source:https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Sodom_and_Gomorrah_afire,_by_Jacob_Jacobsz._de_Wet_d._J.,_probably_K%C3%B6ln,_c._1680,_oil_on_canvas_-_Hessisches_Landesmuseum_Darmstadt_-_Darmstadt,_Germany_-_DSC01149.jpg
구약의 창세기에는 '소돔'과 '고모라'라는 두 도시가 나옵니다. 소돔과 고모라의 주민은 육욕에 빠져 풍기가 매우 혼란스러웠기 때문에 하나님이 하늘에서 유황과 불을 내려 소돔과 고모라를 멸망시켰습니다. 또 소돔에 살고 하나님을 믿는 믿음을 유일하게 지키고 있었던 롯의 가족만이 소돔에서 탈출했지만 '뒤돌아보아선 안된다'는 하나님의 지시를 무시하고 뒤돌아본 롯의 아내는 소금기둥이 되어버렸다고 전해지고 있습니다.
'텔 엘 하만 = 소돔' 가설은 이전부터 제기되고 있었으며, 연구팀의 일원인 트리니티사우스웨스트대학 고고학부의 스티븐 콜린스 교수도 이 가설을 지지하고 있습니다. 이번 발굴결과는 '텔 엘 하만 = 소돔' 가설을 보강하는 것입니다.
또 텔 엘 하만과 함께 피해를 입었다고 추정되는 에리고도 구약의 여호수아편에게 '민중들이 함성을 올리고 나팔을 불면, 성벽이 무너지고 함락했다'는 설명이 이 폭발과 관련있을 가능성도 있습니다. 연구팀은 "실제로 텔 엘 하만이 소돔과 고모라의 모델이 되었다는 과학적인 증거는 없다"면서도, 이번에 밝혀진 폭발이 구두로 전승된 결과 구약성서에 담겼을 가능성이 있다고 추정합니다.
미국국립표준기술연구소(NIST)가 이끄는 국제연구팀은 중성자빔을 이용한 방법으로 실리콘 결정을 분석했습니다. 결정구조 분석에는 일반적으로 X선이 이용되고 있지만, 전하가 없는 중성자는 결정내의 전자와 강하게 상호작용을 하지 않아 결정의 측정에 더욱 적합하다고 합니다.
연구팀은 'Pendellösung interferometry'라는 방법으로 입자와 파동의 성질을 겸비한 중성자가 결정을 통과하면 결정내의 원자평면을 거친 정상파와 원자평면간의 정상파라는 두 가지의 정상파가 생깁니다. 이러한 정상파가 상호작용하면 펜델진동이라는 패턴이 생성되고, 이 패턴을 분석하여 결정에서 발생하는 힘에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.
NIST의 과학자인 마이클 후버 씨는 펜델진동을 이용한 분석에 대해 "2개의 기타를 준비하여 같은 소리를 낸 후, 하나는 매끄러운 도로를 주행하고 다른 하나는 굴곡있는 도로를 달리는 것"이라는 표현으로 설명합니다. 이 경우 소리가 발생한 시점에서는 같지만 다른 구조의 도로에 반사되기 때문에 소리의 차이를 생기므로 이를 분석함으로써 도로 위의 요철에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 연구팀은 기존의 방법을 개선했는데, 첫 번째 측정 후 실리콘 결정을 회전시켜 다른 각도에서도 측정함으로써 분석의 정확도가 약 4배 증가했다고 합니다.
by aka CJ. Source:https://www.flickr.com/photos/149020226@N07/
연구팀은 시료 내부의 구조를 측정하는 방법의 하나인 X선 산란법으로 예측된 값을 펜델진동을 이용한 분석에서 테스트했습니다. X선 산란법은 원자의 열진동으로 인해 정밀도가 제한되지만, 이번 테스트에서 원자핵과 전자의 진동이 기존 예상만큼 엄격하지 않을 가능성이 시사되었기 때문에, 일부 X선 산란법 모델은 열진동으로 인한 영향을 과소평가하고 있다는 것.
또 이번 분석을 통해 기본상호작용을 넘은 '제5의 힘'이 작용될 수 있는 범위가 지금까지의 예상보다 좁은 0.02나노미터 ~ 10나노미터로 제한되었습니다. 제5의 힘은 자연계에 있는 4가지의 기본상호작용 이외의 상호작용이며, 1970년대부터 존재 가능성이 지적되었지만 지금까지 확증을 얻을 수 없었습니다. 제5의 힘이 미치는 범위가 더 제한되면서 향후의 연구에서 발견하기 쉬워졌다고 생각할 수도 있습니다.
노스캐롤라이나주립대학의 물리학 교수이며 논문의 공동저자인 앨버트 영 씨는 "이번 작업에서 놀라운 점은 그 정확성뿐만 아니라 탁상에서 실험을 이루어졌다는 것"이라며 "이번과 같은 소규모의 정밀측정은 기본적인 물리학에 관한 가장 어려운 몇 가지 질문을 전진시킬 수 있다"고 평가했습니다.
우리가 인식하는 세계의 물질에는 '고체', '액체', '가스'라는 3가지 상태가 존재한다는 것이 상식이지만, 극저온에 고압이라는 특수한 환경에서는 고체이면서 액체같이 운동하는 '초고체'라는 상태가 존재하는 것으로 확인되었습니다. 이 초고체 상태에 오스트리아과학아카데미 양자광학 · 양자정보연구소의 연구팀이 새롭게 초고체 상태를 이차원화하는 데 성공했다고 보고했습니다.
물질은 온도나 압력으로 인해 상전이를 일으키는데, 예를 들어 액체인 물은 0도를 경계로 고체에서 액체로, 100도를 경계로 액체에서 기체로 전이합니다. 이러한 상전이에 대해 헬륨4를 절대영도 부근까지 냉각하면 헬륨원자의 집합이 파동적 운동을 보이게 되고, 고체임에도 불구하고 유체에서만 나타나는 것으로 생각되었던 '초유체'라는 성질을 발현하는 것으로 확인되었습니다.
이번에 새롭게 오스트리아과학아카데미 양자광학 · 양자정보연구소의 Francesca Ferlaino 교수팀이 달성한 것은 이 초고체의 '이차원화'입니다. 2017년에 취리히공과대학의 연구팀과 매사추세츠공과대학의 연구팀이 각각 '극저온 양자기체를 이용하여 초고체를 달성했다'고 보도되었지만, 이 두 팀의 실험에 의해 생성된 초고체는 각각의 원자로 형성된 방울이 일렬로 늘어선 '일차원적'인 것이었습니다.
이번 실험에서 Ferlaino 교수는 광학핀셋에 매달린 디스프로슘164의 집합을 레이저 냉각으로 절대영도 근처까지 냉각시킨 후 광학핀셋을 약간 풀어 가장 에너지가 높은 원자가 유동 가능한 공간을 만든다는 수법으로 여러 뱨열의 초고체 상태를 만들어 초고체의 이차원화를 달성했습니다.
지금까지의 일차원 초고체는 '실제로 초고체 상태인지 여부를 판정이 곤란하다'는 문제점이 존재했습니다. 그러나 이차원의 초고체는 일차원 상태에서는 불가능했던 '계 전체를 비틀어 고체가 갖지 않는 관성모멘트를 가지고 있는지 여부를 조사한다'는 판정방식을 채택할 수 있어 초고체 관련 연구를 비약적으로 발전시킬 것으로 기대되고 있습니다.
로렌스 · 리버모어국립연구소는 8월 8일에 실시한 실험에서 중수소와 삼중수소로 구성된 연료펠릿에 레이저를 조사하여 핵융합반응을 일으키는 레이저핵융합에 성공했다고 발표했습니다.
축구장 3개 면적의 넓이를 가진 국립점화시설에서 열린 이번 실험에서는 총 192개의 레이저로 직경이 머리카락 1개분인 좁은 범위에 집중시켜 핵융합반응을 일으켜 1경 와트 이상의 에너지를 발생시켰다는 것.
로렌스 · 리버모어국립연구소의 Kim Budil 소장은 발표성명에서 "이번 성과는 관성핵융합 연구분야에 있어서 역사적인 한 걸음"이라고 평가했습니다.
이 발표에서 중요시되고 있는 것이 핵융합의 지속안정화로 이어지는 '점화'의 달성에 한 걸음 더 가까이 다가섰다는 것입니다. 로렌스 · 리버모어국립연구소의 책임자인 오마르 허리케인 씨는 "점화는 핵융합에서 발생된 열이 모든 열손실을 상회하는 핵융합의 전환점입니다. 점화가 발생하면 핵융합에서 발생한 열이 핵융합을 발생시키고 그로 인해 더 많은 열이 만들어진다"고 설명합니다.
이번 실험에서는 1.3메가줄이라는 엄청난 에너지가 발생했지만, 레이저 조사 등에 큰 에너지가 사용되었기 때문에 차감한 순에너지 생산량은 제로에 가깝다는 것. 그러나 연료펠렛이 흡수한 에너지의 5배 이상의 핵융합에너지를 발생시켜 핵융합을 상용에너지로서 실용화시키는데 필요한 '점화'의 실현에 중요한 포인트라고 허리케인 씨는 강조합니다.
실험결과의 자세한 내용은 논문으로 정리해 과학지나 학회에서 발표할 예정이지만, 초기의 예비분석에서는 연구소가 2021년 봄에 실시한 실험의 8배, 2018년에 실시한 실험의 25배나 에너지효율이 개선된 것으로 나타나는 등 유망한 데이터를 얻을 수 있었다고 합니다.
