음파는 음의 질량을 갖는 음의 중력의 원천입니다. 무료 기술 라이브러리 뉴스

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음파는 음의 질량을 갖는 음의 중력의 근원입니다.

30.08.2018

학창 시절부터 우리에게 알려진 고전 물리학의 관점에서 음파는 질량의 운반체가 아닙니다. 그것들은 통과하는 물질의 원자나 분자를 진동시키는 에너지의 충격만을 전달합니다. 그러나 컬럼비아 대학의 연구원들은 일련의 이론적 연구와 계산을 통해 준입자(포논)로 표현되는 음파가 질량을 가질 뿐만 아니라 매우 약한 중력장을 생성한다는 결론을 내렸습니다. 또한 이러한 계산 결과에 따르면 포논은 음의 질량을 가지며 결과적으로 음의 중력을 생성합니다.

음파가 XNUMX이 아닌 질량을 갖는다는 첫 번째 표시는 소위 점 입자 이론에 포함되어 있습니다. 이 이론에 따르면 절대 영도에 가까운 온도에서 초유체 액체(초유체)의 매체에 있는 포논은 중력에 노출되는 반면 상호 작용의 강도는 포논의 에너지(운동량)와 초유체의 상태를 설명하는 방정식. 전통적인 방정식을 기초로 삼으면 포논과 중력 상호 작용의 크기는 준 입자의 음의 질량에 해당합니다. 예를 들어 지구의 중력의 영향으로 포논의 궤적이 위쪽으로 구부러집니다.

이 효과는 Snell의 법칙에 의해 설명된 표준 굴절 효과와 절대적으로 동일합니다. 중력이 있는 상태에서 초유체의 압력은 깊이에 따라 달라지며 압력은 음파의 전파 속도에 따라 달라집니다. 결과적으로 초유체의 포논은 직선 경로를 따르지 않으며 이 편차는 포논의 "중력 질량"의 존재 측면에서 매우 잘 설명됩니다.

포논 질량의 계산은 그것이 매우 작은 값을 가짐을 보여주었다. 우리가 헬륨-4 초유체를 가지고 그 안에 이러한 유형의 입자(1 KeV/c)에 대해 매우 높은 에너지를 갖는 포논을 생성하면 그 질량은 1 GeV/c2, 즉 XNUMXGeV/cXNUMX가 됩니다. 헬륨 원자 하나의 질량보다 크지 않습니다.

이제 과학자들은 포논의 "중력 질량" 효과가 실제로 감지되고 연구될 수 있는 실험 설정을 개발하고 있습니다. 이 설치에서 초유체의 역할은 음파 속도의 낮은 값을 얻는 데 사용할 수 있는 과냉각된 원자(Bose-Einstein 응축수) 또는 특정 분자 가스 구름에 의해 수행될 것이라고 가정합니다.

과학자들의 길을 가로막는 장애물 중 하나는 현대의 원자 시계와 양자 중력계가 최소한 nm/s2의 몇 분의 XNUMX의 중력장의 변화를 감지할 수 있다는 것입니다. 이것은 포논의 질량을 측정하기에 충분하지 않으며 과학자들은 연구 중인 효과를 향상시키기 위해 몇 가지 트릭에 의존해야 합니다. 그렇지 않으면 수용 가능한 감도 임계값을 가진 차세대 측정 방법이 나타날 때까지 꽤 오랜 시간을 기다려야 합니다.

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현대 농업에서는 식물 관리 과정의 효율성을 높이는 것을 목표로 기술 진보가 발전하고 있습니다. 수확 단계를 최적화하도록 설계된 혁신적인 Florix 꽃 솎기 기계가 이탈리아에서 선보였습니다. 이 도구에는 이동식 암이 장착되어 있어 정원의 필요에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다. 운전자는 조이스틱을 사용하여 트랙터 운전실에서 얇은 와이어를 제어하여 얇은 와이어의 속도를 조정할 수 있습니다. 이 접근 방식은 꽃을 솎아내는 과정의 효율성을 크게 높여 정원의 특정 조건은 물론 그 안에 자라는 과일의 종류와 종류에 대한 개별 조정 가능성을 제공합니다. 다양한 유형의 과일에 대해 2년 동안 Florix 기계를 테스트한 후 결과는 매우 고무적이었습니다. 몇 년 동안 Florix 기계를 사용해 온 Filiberto Montanari와 같은 농부들은 꽃을 솎아내는 데 필요한 시간과 노동력이 크게 감소했다고 보고했습니다. ...>>

고급 적외선 현미경 02.05.2024

현미경은 과학자들이 눈에 보이지 않는 구조와 과정을 탐구할 수 있도록 함으로써 과학 연구에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 다양한 현미경 방법에는 한계가 있으며, 그 중 적외선 범위를 사용할 때 해상도의 한계가 있습니다. 그러나 도쿄 대학의 일본 연구자들의 최근 성과는 미시세계 연구에 새로운 가능성을 열어주었습니다. 도쿄 대학의 과학자들은 적외선 현미경의 기능에 혁명을 일으킬 새로운 현미경을 공개했습니다. 이 첨단 장비를 사용하면 살아있는 박테리아의 내부 구조를 나노미터 규모의 놀라운 선명도로 볼 수 있습니다. 일반적으로 중적외선 현미경은 해상도가 낮다는 한계가 있지만 일본 연구진의 최신 개발은 이러한 한계를 극복했습니다. 과학자들에 따르면 개발된 현미경은 기존 현미경의 해상도보다 120배 높은 최대 30나노미터 해상도의 이미지를 생성할 수 있다고 한다. ...>>

곤충용 에어트랩 01.05.2024

농업은 경제의 핵심 부문 중 하나이며 해충 방제는 이 과정에서 필수적인 부분입니다. 심라(Shimla)의 인도 농업 연구 위원회-중앙 감자 연구소(ICAR-CPRI)의 과학자 팀은 이 문제에 대한 혁신적인 해결책, 즉 풍력으로 작동되는 곤충 공기 트랩을 생각해냈습니다. 이 장치는 실시간 곤충 개체수 데이터를 제공하여 기존 해충 방제 방법의 단점을 해결합니다. 트랩은 전적으로 풍력 에너지로 구동되므로 전력이 필요하지 않은 환경 친화적인 솔루션입니다. 독특한 디자인으로 해충과 익충을 모두 모니터링할 수 있어 모든 농업 지역의 개체군에 대한 완전한 개요를 제공합니다. "적시에 대상 해충을 평가함으로써 우리는 해충과 질병을 모두 통제하는 데 필요한 조치를 취할 수 있습니다"라고 Kapil은 말합니다. ...>>

지구 자기장에 대한 우주 쓰레기의 위협 01.05.2024

우리는 지구를 둘러싼 우주 쓰레기의 양이 증가한다는 소식을 점점 더 자주 듣습니다. 그러나 이 문제를 일으키는 것은 활성 위성과 우주선뿐만 아니라 오래된 임무에서 발생한 잔해이기도 합니다. SpaceX와 같은 회사에서 발사하는 위성의 수가 증가하면 인터넷 발전의 기회가 생길 뿐만 아니라 우주 보안에 심각한 위협이 됩니다. 전문가들은 이제 지구 자기장에 대한 잠재적인 영향에 관심을 돌리고 있습니다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 조나단 맥도웰(Jonathan McDowell) 박사는 기업들이 위성군을 빠르게 배치하고 있으며 향후 100년 안에 위성 수가 000개까지 늘어날 수 있다고 강조합니다. 이러한 우주 위성 함대의 급속한 발전은 지구의 플라즈마 환경을 위험한 잔해로 오염시키고 자기권의 안정성을 위협할 수 있습니다. 사용한 로켓의 금속 파편은 전리층과 자기권을 교란시킬 수 있습니다. 이 두 시스템 모두 대기를 보호하고 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. ...>>

벌크 물질의 고형화 30.04.2024

과학의 세계에는 꽤 많은 미스터리가 있는데, 그 중 하나는 벌크 재료의 이상한 거동입니다. 그들은 고체처럼 행동하다가 갑자기 흐르는 액체로 변할 수 있습니다. 이 현상은 많은 연구자들의 관심을 끌었고, 우리는 마침내 이 미스터리를 푸는 데 가까워질 수 있습니다. 모래시계 속의 모래를 상상해 보세요. 일반적으로 자유롭게 흐르지만 어떤 경우에는 입자가 막히기 시작하여 액체에서 고체로 변합니다. 이러한 전환은 의약품 생산에서 건설에 이르기까지 많은 분야에 중요한 영향을 미칩니다. 미국의 연구자들은 이 현상을 설명하고 이를 이해하는 데 더 가까워지려고 시도했습니다. 이번 연구에서 과학자들은 폴리스티렌 구슬 봉지에서 얻은 데이터를 사용하여 실험실에서 시뮬레이션을 수행했습니다. 그들은 이 세트 내의 진동이 특정 주파수를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이는 특정 유형의 진동만 재료를 통해 이동할 수 있음을 의미합니다. 받았다 ...>>

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랍스터는 콘크리트를 더 강하게 만드는 데 도움이 되었습니다. 06.02.2021

3D 프린터로 인쇄된 건물은 우리 삶의 필수적인 부분이 되었습니다. 그러나 어떻게 그들을 더 강하게 만들 수 있습니까? Royal Melbourne University of Technology(RMIT University)의 연구원들은 이 질문에 대한 답을 찾았습니다.

그들은 콘크리트의 강도를 크게 높이는 새로운 유형의 3D 프린팅을 개발했습니다. 원하는 효과를 얻기 위해 노하우의 저자는 랍스터 껍질의 특별한 패턴과 구조를 채택했습니다.

이 발명은 확실히 복잡한 건축 프로젝트의 저자에 의해 요구될 것입니다. RMIT 대학 구조 재료 및 디자인학과의 수석 연구원인 Jonathan Tran은 말합니다.

3D 프린터가 사용하는 가장 일반적인 패턴은 단방향입니다. 그것으로 레이어는 평행선으로 서로 겹쳐집니다.

대신 팀은 랍스터 껍질의 구조에서 영감을 받은 나선형 패턴으로 콘크리트를 적층하는 실험을 했습니다. 또한 콘크리트에는 1~2%의 강섬유가 포함되어 있습니다. 그것은 재료의 더 빠른 경화에 기여했습니다. 이것은 고층 건물 건설에 특히 중요합니다.

그 결과, 연구원들은 강섬유 강화 콘크리트가 바닷가재 껍질의 구조를 복제하는 패턴으로 놓일 때 더 강해지는 것을 발견했습니다.

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