Dünyanın ilk yakıt kullanmayan elektromanyetik güç jeneratörü

2050 net sıfır hedefi yaklaşırken, dünyanın dört bir yanındaki birçok şirket iklim kriziyle mücadele etmek ve dünyanın yeşil altyapısını destekleyen teknolojiler geliştirmek için yaratıcı yollar arıyor.

Böyle bir kuruluş olan Güney Kore'nin SEMP Araştırma Enstitüsü, Proje Yönetimi için Küresel Çözümler ile işbirliği içinde bir Yapay Zeka Akıllı Elektromanyetik Jeneratör (AISEG) gibi son teknolojiyi geliştirdi.

Teknoloji Cop28'de sergilendi

Bu teknoloji, çoğu küresel liderin fosil yakıtlardan uzaklaşmayı kabul ettiği 2023 Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Konferansı Cop28'de sergilendi. SEMP'in 112 numaralı Enerji Dönüşüm Merkezi, Yeşil Bölge standında sergilendi.

Kuruluşun Instagram hesabı bir gönderide belgelendi:
"Gördüğünüz bobinler, dünyanın emisyonları azaltmak ve Paris Anlaşması ruhunu canlı tutmak için ihtiyaç duyduğu temiz güce giden bir yoldur. Uzmanları büyüleyen bu çığır açan teknolojiyle @cop28uaeofficial'ın misyonuna katılıyoruz. Yapay Zeka Akıllı Elektromanyetik Jeneratör gücün geleceğidir."

Şirkete göre AISEG, Biot-Savart ve Faraday yasaları gibi temel elektromanyetik ilkelere ve yasalara göre çalışan, dönmeyen bir enerji üretim sistemidir.

Enerji üretimini sürdürülebilir bir şekilde dönüştürmek

Teknoloji, yakıta ihtiyaç duymadan sabit çıkış frekansı sağlayarak enerji üretiminde devrim yaratmayı hedefliyor.

Şirket şunları belirtti: "Bu yenilik ölçeklenebilir ve enerji santrallerinde, şebekeden bağımsız bir evde, şarj veya yakıt ikmali gerektirmeyen elektrikli araçlarda, gemilerde, uçaklarda ve cep telefonlarında kullanılabilir. Sınır gökyüzüdür."

Fosil yakıtlara dayanan geleneksel yöntemlerin aksine, AISEG, Biot-Savart Yasası ve Faraday Yasasına dayalı dönmeyen enerji üretim sistemlerini kullanan temel elektromanyetik ilkelere göre çalışır.

SEMP, teknolojinin istikrarlı manyetik alanlar tarafından uyarılan olağanüstü verimlilik ve tutarlı çıkış frekansıyla elektrik ürettiğini söylüyor.

Bu manyetik alanlar dairesel sargı ve AI mantık sinyalleri aracılığıyla oluşturulur. Bilim insanları, çeşitli uygulamalar için emisyonsuz enerji üretimi sunarak iklim değişikliğiyle mücadele etmeyi amaçlayan bu cihazı sürdürülebilirliğe öncelik verecek şekilde tasarladı.

Ek olarak, yaratımın modüler yapısı ölçeklenebilirlik ve uyarlanabilirliğe izin verirken, düşük işletme maliyetleri ve minimum altyapı gereksinimleri de onu uygun maliyetli ve çevre dostu bir çözüm olarak konumlandırıyor.

SEMP CEO'su Woo Hee Choi, The National'a şunları söyledi: "Kendi kendine çalışan bir jeneratör, kompakt bir ayak izine ve neredeyse kalıcı bir kullanım ömrüne sahip. Bu, teknolojinin evrimindeki bir sonraki adım."

Kaynak: Interesting Engineering

 

Çinli bilim insanları deniz suyundan uranyumu her zamankinden daha hızlı nasıl çıkarıyor?

Çinli bilim insanları, nükleer reaktörlere yakıt sağlamak için kullanılan ağır metal olan uranyumu elektrik kullanarak deniz suyundan verimli bir şekilde çıkarmanın bir yolunu bulduklarını söylüyorlar.

Jilin eyaleti, Changchun'daki Kuzeydoğu Normal Üniversitesi'nden bir ekip, elektrokimyasal reaksiyonlar yoluyla uranyumu yakalamak için bir elektrot geliştirdi.

Bunun mevcut yöntemlerden en az üç kat daha hızlı olduğunu ve deniz suyundaki yabancı maddelere karşı koruma sağlamada etkili olduğunu, yani büyük ölçekli uygulamalar için uygun olabileceğini söylüyorlar.

Dünyanın dört bir yanından en büyük konular ve trendler hakkında sorularınız mı var? Ödüllü ekibimiz tarafından size sunulan açıklayıcılar, SSS'ler, analizler ve infografikler içeren yeni seçilmiş içerik platformumuz SCMP Knowledge ile yanıtları alın.

Doçent Zhao Rui ve Profesör Zhu Guangshan liderliğindeki araştırmacılar, çığır açan çalışmalarının sonuçlarını 13 Aralık'ta hakemli ACS Central Science dergisinde yayınladılar.

Çin, diğer ülkelerden daha fazla nükleer enerji santrali inşa ediyor, ancak ülkenin uranyum cevheri düşük kaliteli olduğundan, reaktörlerinin yakıtı için ithalata bağımlı.

Deniz suyundan uranyum çıkarma yeteneği, Çin'in ve dünyanın enerji yapısı için ezber bozan bir gelişme olabilir ve teknolojideki ilerleme, politika yapıcılar ve nükleer endüstri tarafından yakından izleniyor.

Uranyum, fizikçi Enrico Fermi'nin Chicago'da ilk nükleer reaktörü inşa ettiği 1942 yılından bu yana nükleer enerji için temel bir unsur olmuştur.

Geleneksel olarak karasal kaya oluşumlarından çıkarılmaktadır, ancak bu birikintilerin sınırlı doğası, bilim adamlarını alternatif uranyum kaynakları aramaya yöneltmiştir.

Bunların arasında en önemlisi, Nükleer Enerji Ajansı'na göre karadaki rezervlerin neredeyse bin katı kadar, tahminen 4,5 milyar ton uranyum barındıran okyanuslardır.

Ancak deniz suyundan uranyumun çıkarılması, son derece düşük konsantrasyon (milyarda 3,3 parça) ve karmaşık deniz ortamında parazit yapan iyonların varlığı nedeniyle son derece zorlu bir iştir.

Bu işin zorluğu, 300.000 litre tatlı suda bir gram tuz bulmaya benziyor, hatta daha zorlu.

Ekip, bu zorluğun üstesinden gelmek için, karbon fiberden dokunmuş bir kumaşı iki monomerle (polimer gibi yapılar oluşturmak üzere diğer moleküllerle reaksiyona girebilen moleküller) kaplayarak bir elektrot oluşturdu. Gözenekli aromatik çerçeveler veya PAF'lar olarak bilinen mikroskobik tümseklere ve çöküntülere sahip bir elektrot malzemesi oluşturmak için polimerleştirildiler.

PAF'ların, uranyum iyonlarını uranyum bileşiklerine dönüştürmek için kataliz bölgeleri ve bileşikleri toplamak için adsorpsiyon bölgeleri vardır. Karbon fiber kumaşın gözenekli yapısı aynı zamanda uranyum iyonlarının tutulmasına da yardımcı olur.

Çalışmaya göre, bu elektrokimyasal yöntem, daha geleneksel fizikokimyasal adsorpsiyon yöntemiyle karşılaştırıldığında ekstraksiyon kapasitesini ve oranını artırabilir.

Zhu, makalesinde "PAF elektrotlarıyla (PAF-E) uranyum ekstraksiyonu, fizikokimyasal adsorpsiyona kıyasla daha yüksek alım ve daha hızlı kinetik gösteriyor" dedi.

Araştırmaya göre ekip, Bohai Denizi'nden gelen su üzerinde gerçekleştirilen testlerde elektrotu kullanarak 24 gün boyunca malzemenin gramı başına 12,6 miligram uranyum çıkardı; ancak bu noktada doygunluğa hala ulaşılamadı.

Bilim insanları bunun bildirilen diğer uranyum çıkarma yöntemlerinin çoğundan daha iyi olduğunu söyledi.

Testler ayrıca deniz suyunda rakip metal iyonlarının varlığına rağmen elektrotun birden fazla ekstraksiyon döngüsü boyunca stabil olduğunu da ortaya koydu.

Zhu, "Bu iyi seçicilik, elektrotlara uygulanan ve bağlanmamış iyonları iten alternatif voltaja atfedildi" dedi.

Elektrotların deniz suyundan uranyum çıkarmanın daha etkili bir yolunu sunabileceğini ve çalışmanın, elektrokimyasal uranyum ekstraksiyonunun ardındaki mekanizmaların anlaşılmasını iyileştirdiğini söyledi.

Çalışma, Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından finanse edildi.

Kaynak: South China Morning Post

 

CERN'de yeni egzotik parçacıklar için son arama

CMS deneyi, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın 3. Çalıştırmasından elde edilen verileri kullanarak yeni fizik için ilk araştırmasını sundu. Yeni çalışma, dedektördeki Higgs bozonlarının bozunmasında "karanlık foton" üretiminin olasılığını inceliyor.

Karanlık fotonlar egzotik uzun ömürlü parçacıklardır: "Uzun ömürlü" çünkü saniyenin milyarda birinin onda birinden daha uzun bir ortalama ömre sahipler - LHC'de üretilen parçacıklar açısından çok uzun bir ömür - ve "egzotik" çünkü parçacık fiziğinin standart modelinin parçası değiller.

Standart model, evrenin temel yapı taşlarının önde gelen teorisidir, ancak birçok fizik sorusu cevapsız kalmıştır ve bu nedenle standart modelin ötesindeki olgulara yönelik arayışlar devam etmektedir. CMS'nin yeni sonucu, Higgs bozonlarının karanlık fotonlara bozunmasına ilişkin parametreler üzerinde daha kısıtlı sınırlar tanımlayarak fizikçilerin bunları arayabileceği alanı daha da daraltıyor.
Teorik olarak, karanlık fotonlar "yer değiştirmiş müonlara" dönüşmeden önce CMS dedektöründe ölçülebilir bir mesafe kat edeceklerdir. Eğer bilim adamları bu müonların izlerini takip edecek olsalardı, bunların çarpışma noktasına kadar ulaşmadıklarını göreceklerdi çünkü izler, herhangi bir iz bırakmadan belli bir mesafe uzaklaşmış olan bir parçacıktan geliyor.

LHC'nin 3. çalışması Temmuz 2022'de başladı ve önceki LHC çalışmalarına göre daha yüksek bir anlık parlaklığa sahip; bu da araştırmacıların analiz edebileceği daha fazla çarpışmanın herhangi bir anda meydana geldiği anlamına geliyor. LHC her saniyede on milyonlarca çarpışma üretir, ancak her çarpışmanın kaydedilmesi mevcut tüm veri depolama alanını hızlı bir şekilde tüketeceğinden bunlardan yalnızca birkaç bini saklanabilir.

Bu nedenle CMS, belirli bir çarpışmanın ilginç olup olmadığına karar veren, tetikleyici adı verilen gerçek zamanlı bir veri seçim algoritmasıyla donatılmıştır. Bu nedenle, yalnızca karanlık fotonun kanıtlarını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilecek daha yüksek miktarda veri değil, aynı zamanda tetikleme sisteminin belirli fenomenleri aramak için ince ayar yapma şekli de olabilir.

CMS deneyinden Juliette Alimena, "Yer değiştiren müonları tetikleme yeteneğimizi gerçekten geliştirdik" diyor. "Bu, çarpışma noktasından birkaç yüz mikrometreden birkaç metreye kadar uzaklaşan müonlarla eskisinden çok daha fazla olayı toplamamıza olanak tanıyor. Bu iyileştirmeler sayesinde, eğer karanlık fotonlar varsa, CMS'nin bunları bulma olasılığı artık çok daha yüksek" "

CMS tetikleme sistemi bu arama için çok önemliydi ve egzotik uzun ömürlü parçacıkları aramak için özellikle 2. ve 3. Çalışmalar arasında geliştirildi. Sonuç olarak, işbirliği LHC'yi daha verimli bir şekilde kullanabildi ve önceki aramalarda kullanılan veri miktarının yalnızca üçte birini kullanarak güçlü bir sonuç elde etti.

Bunu yapmak için CMS ekibi, işaret etmeyen müon algoritması adı verilen yeni bir algoritma ekleyerek tetikleme sistemini geliştirdi. Bu gelişme, 2022'deki 3. Çalıştırma'dan yalnızca dört ila beş aylık verilerle bile, çok daha büyük olan 2016-18 Çalıştırma 2 veri setinden daha fazla yer değiştiren müon olayının kaydedildiği anlamına geliyordu. Tetikleyicilerin yeni kapsamı, toplanan müonların momentum aralıklarını büyük ölçüde artırarak ekibin uzun ömürlü parçacıkların saklanıyor olabileceği yeni bölgeleri keşfetmesine olanak tanıyor.

CMS ekibi, standart modelin ötesinde fiziği daha fazla keşfetmek amacıyla, Run 3 operasyonlarının geri kalan yıllarında alınan tüm verileri analiz etmek için en güçlü teknikleri kullanmaya devam edecek.

Kaynak: CERN

 

Liquid Shield'dan Fusion Boost, Sınırsıza Yakın Temiz Enerjiyi Yakınlaştırıyor

Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı'ndaki (PPPL) araştırmacılar tarafından yakın zamanda geliştirilen reaktör tasarımı sayesinde ticari füzyon enerjisi bir adım daha yakın olabilir. Araştırmacılar, keşiflerinin gelecekte daha küçük ve daha ucuz füzyon reaktörlerine yol açacağını umuyor.

Ama önce füzyon nedir?

Nükleer füzyon, güneşimizle aynı şekilde enerji üreten bir süreçtir. Bu, iki atomun büyük bir kuvvetle bir araya gelerek daha büyük tek bir atom oluşturmasını ve bu süreçte çok büyük miktarda enerji açığa çıkmasını içerir.

Şu anda enerji sektöründe kullanılan nükleer reaksiyon olan nükleer fisyonun aksine, füzyon radyoaktif atık yaratmamayı vaat ediyor. Fisyondan 3-4 kat daha fazla enerji üretecek ve fosil yakıtlar gibi atmosfere karbondioksit salmayacak. Füzyon aynı zamanda doğru koşullar sağlanmadığı takdirde saniyeden çok kısa bir sürede kapanacak çok hassas bir süreçtir. Dolayısıyla bu reaksiyondan dolayı nükleer erime riski olmayacaktır.

Ancak bunun gerçekleşmesi için güneşin merkezindeki koşulları taklit edebilmemiz gerekiyor. Ve şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu çok fazla enerji gerektirir. Aslında Dünya'da bu reaksiyonun oluşması için sıcaklığın güneşin merkezinden en az altı kat daha yüksek olması gerekiyor!

Diğer bir konu ise bu süper sıcak parçacıkların birbirlerine kolayca çarpmalarını sağlayacak kadar küçük bir alana nasıl hapsedileceğidir. Nükleer füzyon araştırmaları da burada iki kola ayrılıyor: lazerler ve manyetik sınırlama. Her iki durumda da ilgili atomlar çok yüksek sıcaklıklara ısıtılır ve küçük bir alanda hapsedilir, bu da onları kaynaşmaya zorlar.

Bu sıcaklıklarda atomlar, çevrelerindeki aşırı yüksek sıcaklık nedeniyle parçalanan negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü iyonlardan oluşan bir çorba olan, plazma adı verilen bir durumda bulunur. Ve kontrol altına alınması gereken de bu plazmadır.

ABD Enerji Bakanlığı adına yürütülen Princeton araştırmasında araştırmacılar, güçlü manyetik alanlar kullanarak plazmayı içeren çörek şeklinde bir mekanizma olan tokamak adı verilen bir cihaz kullandılar.

PPPL'de kadrolu araştırma fizikçisi Dennis Boyle yaptığı açıklamada, "Bu cihazların amacı enerjiyi sınırlamaktır" dedi. "Eğer enerjiyi daha iyi sınırlandırabilseydiniz, makineleri daha küçük ve daha ucuz hale getirebilirdiniz. Bu, her şeyi çok daha pratik ve uygun maliyetli hale getirirdi, böylece hükümetler ve endüstri buna daha fazla yatırım yapmak isterdi."

Günümüzün tokamaklarında plazma genellikle kenarlarına doğru soğuyabilir, enerji kaybedebilir ve genel reaksiyonu daha az verimli hale getirebilir. Ancak şimdi PPPL'deki ekip, reaktörün duvarlarına uygulanan basit bir kaplamanın plazmanın kenarlarının sıcak kalmasına yardımcı olabileceğini keşfetti. Ve bu basit kaplama sıvı lityumdur.

PPPL'nin baş araştırma fizikçisi Richard Majeski, yaptığı açıklamada, "Sonuçlar... oldukça umut verici" dedi. "Sıvı lityum yalnızca 2 milyon derecelik plazmayla temasa dayanabilecek bir duvar sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda plazmanın performansını da artırıyor."

Araştırmacılara göre bu kaplama aynı zamanda reaktörün iç duvarları için bir kalkan görevi görerek onarım ve bakım ihtiyacını azaltıyor.

Peki bu lityum kaplama nasıl çalışıyor? Plazmanın içinde hidrojen iyonları (elektronlarından koparılmış hidrojen atomları) hızlı bir şekilde hareket ediyor. Bunlardan bazıları plazmadan dışarı fırlayıp reaktörün duvarlarına yapışabiliyor. Lityum kaplama olmadan bunlar plazmaya geri yansıtılabilir, ancak bu ancak enerjilerinin önemli bir bölümünün damar duvarları tarafından emilmesinden sonra mümkündür. Bu nedenle bu, ısı enerjisini plazmadan uzaklaştırır.

Lityum kaplamanın yaptığı şey, plazmaya geri sıçrayabilen hidrojen miktarını azaltmak ve kaçabilen tüm hidrojen iyonlarının yaklaşık yüzde 40'ını emmektir.

Birleşik Krallık Atom Enerjisi Otoritesi malzeme araştırma direktörü Amanda Quadling, Newsweek'e şöyle konuştu: "Princeton'daki bu çalışma, lityum duvarla bir avantaj elde edilebileceğini gösteriyor." "Sonuçlar, kaçınılmaz olarak lityumun ana yakıt substratı olarak kullanılması gereken bir topluluğa gerçek değer katıyor."

Ancak Quadling, lityumun üzerinde çalışılması kolay bir element olmadığını da sözlerine ekledi. Birincisi, daha büyük bir reaktörün duvarlarında sıvı lityum kullanmak zor ve pahalı olacaktır. Majeski, bu teknolojiyi başarılı bir şekilde dahil etmek için daha küçük reaktörlerin gerekli olabileceğini belirterek bu duyguyu yineledi: "[Tokamak reaktörümüzün] gelecekteki bir aşamasında sıvı lityum duvarlarıyla güvenle ilerlemek için, daha küçük ölçekte keşif deneyleri şarttır."

Kaynak: Newsweek

 

 

 

Doğrulandı! Lazer Füzyon Deneyi Enerji Üretiminde Kritik Bir Dönüm Noktasına Ulaştı

Aralık 2022'de, ABD Ulusal Ateşleme Tesisi'ndeki bilim insanları tarihi bir kilometre taşını duyurdular: Lazerle çalışan füzyon reaksiyonları ilk kez "eşit değere ulaştı" ve tükettiğinden daha fazla enerji üretti.

Ancak bu kadar büyük ilerlemelerin titizlikle kontrol edilmesi gerekiyor ve bu biraz zaman alabilir.

Daha da önemlisi, deney tasarımını, teknolojik gelişmeleri ve çığır açıcı ilk reaksiyonun sonuçlarını detaylandıran bir dizi makale, hakem değerlendirmesinden yeni geçmiştir; bu, çalışmaya dahil olmayan araştırmacıların, toplamları kontrol etmek için yöntemleri ve bulguları incelediği anlamına gelir.

Dolaylı Tahrik ICF (ataletsel hapsetme füzyonu) İşbirliği ekip üyeleri, beş yıldan ilkinde şöyle yazıyor: "Bu başarı, elli yıldan fazla süren araştırmanın sonucudur ve temel fizik prensiplerine dayalı laboratuvar füzyonunun mümkün olduğunun kanıtını verir." kağıtlar.

Nükleer füzyon, eğer kullanılırsa ve ölçeklendirilirse, fosil yakıtların sera gazı emisyonları veya nükleer fisyonun radyoaktif atıkları olmadan, bol, tükenmez bir temiz enerji kaynağı vaat ediyor. Füzyon, iki veya daha fazla atomun birleşerek daha büyük bir atom oluşturması ve bu süreçte enerji açığa çıkmasıdır.

Bu laboratuvar bazlı reaksiyonlar, ticari ölçekli uygulamalardan çok uzaktır ve Güneşimize ve yıldızlarımıza güç veren füzyon reaksiyonlarını küçük ölçekte taklit etmektedir. Güneş'in kütleçekimsel bir hırıltı oluşturacak kütlesi olmadığında, Dünya'daki atomları kaynaştırma yöntemleri ısıya dayanıyor.

Bu özel füzyon teknolojisi durumunda, bu ısı, güçlü bir ışık patlaması yoluyla iletilir. Deneyler, basıncı 600 milyar atmosfere ve sıcaklığı 151 milyon °C'ye (272 milyon °F) yükselten, yaklaşık 220 mikrogram döteryum ve trityum yakıtı içeren bir kapsülün 192 yüksek güçlü lazerle bombalanmasını içeriyor.

Güneş'in içindeki koşulları çok aşan bu koşullar, yakıtın patlamasına, döteryum ve trityum atomlarının helyuma dönüşmesine ve enerjinin açığa çıkmasına neden olur.

Aralık 2022'deki çığır açan deneyde, lazerler yakıta 2,05 megajoule (MJ) enerji ateşledi ve bunun sonucunda 3,15 MJ açığa çıktı; yani reaksiyonda, yakıta iletilen enerjinin kabaca 1,5 katı enerji üretildi.

Yeni makaleler, yakıt karışımını düzeltmek, kapsül duvarlarındaki kusurları ortadan kaldırmak, bezelye büyüklüğündeki kapsülün kütlesini arttırmak, lazer enerjilerini artırmak ve kullanılan yakıt hacmini artırmak da dahil olmak üzere 'başa baş'ı mümkün kılan ilerlemeyi ayrıntılarıyla anlatıyor.

Ateşleme eşiği olarak adlandırılan bu eşiğin aşılması, füzyon araştırmalarında yeni bir çağın habercisiydi ve o zamandan bu yana hız kesmedi: Araştırmacılar geçen yıl çeşitli deneylerde daha enerjik lazerler ateşlediler ve daha da fazla enerji ürettiler.

Araştırmacılar ayrıca, 2023'ün ortasındaki, aynı 2,05 MJ enerji girdisinden 3,88 MJ enerji üreten, bugüne kadarki en yüksek verim olan, enjekte edilen enerjinin yaklaşık 1,9 katı olan daha yeni deneylerden birinin sonuçlarını da rapor ediyorlar.

Bununla birlikte, bu deneylerde lazerleri çalıştırmak için çok büyük miktarda enerji kullanıldığını unutmayın: 500 trilyon watt, yani ABD ulusal enerji şebekesinin herhangi bir anda ürettiğinden bin kat daha fazla güç. Yani bu füzyon reaksiyonlarının onları tetiklemeye yetecek enerjiden daha fazlasını üretmesi için kat edilmesi gereken uzun bir yol var.

Birmingham Üniversitesi'nden nükleer fizikçi Martin Freer, New Scientist'ten Matthew Sparks'a "Füzyon elde etme şansımız var" dedi. "Fakat karşılaştığımız zorluklar bilimsel açıdan oldukça dik."

Bilim insanları, temiz enerji vaadine rağmen nükleer füzyonun iklim krizi için ihtiyacımız olan acil çözüm olmadığını da vurguluyor.

Manchester Üniversitesi nükleer füzyon araştırmacısı Aneeqa Khan, iklimi tersine çevirmek için önümüzdeki 6 yıl içinde (2030 yılına kadar) küresel karbon emisyonlarını neredeyse yarıya indirmemiz gerektiğinde, ticari nükleer füzyon tesislerinin hâlâ onlarca yıl uzakta olduğunu söylüyor.

Kaynak: Science Alert

 

 

 

Bilim İnsanları 'İkinci Sesin' İnanılmaz Varlığını Doğruladı

Genellikle bir şey ısındığında, ısı sonunda dağılmadan önce dışarı doğru yayılma eğilimi gösterir. Ancak süperakışkan kuantum gazı dünyasında işler biraz farklı.

MIT bilim insanları, ısının bu egzotik sıvı içerisinde "ikinci ses" olarak bilinen bir dalga halinde gerçekte nasıl ilerlediğini ilk kez başarıyla görüntüledi.

Bu dinamiği anlamak, yüksek sıcaklıktaki süper iletkenler ve nötron yıldızları hakkındaki soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Ortalama, gündelik malzemelerin dünyasında ısı, yerel bir kaynaktan yayılma eğilimindedir. Yanan bir kömürü bir su kabına bırakın; bu sıvının sıcaklığı, sonunda dağılmadan önce yavaş yavaş artacaktır. Ancak dünya, bu termal kurallara tam olarak uymayan nadir, egzotik malzemelerle dolu.

Bu süperakışkan kuantum gazları, beklendiği gibi yayılmak yerine, ısıyı yan yana "çalkalıyor"; aslında bir dalga olarak yayılıyor. Bilim insanları bu davranışı malzemenin "ikinci sesi" olarak adlandırıyor (birincisi, yoğunluk dalgası yoluyla gelen sıradan ses). Bu olay daha önce gözlemlenmiş olmasına rağmen hiçbir zaman görüntülenmemişti. Ancak son zamanlarda, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) bilim adamları, yeni bir termografi yöntemi (diğer adıyla ısı haritalaması) geliştirerek nihayet saf ısının bu hareketini yakalamayı başardılar.

Bu çalışmanın sonuçları geçen hafta Science dergisinde yayımlandı ve bu başarıyı vurgulayan bir üniversite basın bülteninde, MIT yardımcı doçenti ve ortak yazar Richard Fletcher, bu seslerdeki "ikinci ses"in doğasında var olan tuhaflığı tanımlamak için kaynayan tencere benzetmesini sürdürdü. egzotik süper akışkanlar

Fletcher, "Sanki bir tank suyunuz varmış ve yarısını neredeyse kaynayacak hale getirmişsiniz gibi" dedi. "Daha sonra izlerseniz, suyun kendisi tamamen sakin görünebilir, ancak aniden diğer taraf sıcaktır, sonra diğer taraf sıcaktır ve su tamamen hareketsiz görünürken ısı ileri geri gider."

Bu süper akışkanlar, bir atom bulutu mutlak sıfıra (-459,67 °F) yaklaşan aşırı soğuk sıcaklıklara maruz bırakıldığında oluşturulur. Bu nadir durumda atomlar, temelde sürtünmesiz bir sıvı oluşturduklarından farklı davranırlar. Isının bir dalga gibi yayılacağı teorik olarak bu sürtünmesiz durumda ortaya çıktı.

Başyazar Martin Zwierlein bir basın açıklamasında şunları söyledi: "İkinci ses, süper akışkanlığın ayırt edici özelliğidir, ancak şu ana kadar aşırı soğuk gazlarda bunu yalnızca onunla birlikte gelen yoğunluk dalgalanmalarının zayıf yansımasında görebildiniz." "Sıcak hava dalgasının niteliği daha önce kanıtlanamadı."

Nihayet bu ikinci sesi çalışırken yakalayabilmek için Zweierlein ve ekibinin alışılagelmiş termal kutunun dışında düşünmesi gerekti; zira ultra soğuk bir nesnenin ısısını takip etmeye çalışırken büyük bir sorun yaşanıyor; bu nesne olağan kızılötesi radyasyonu yaymıyor. Bu nedenle MIT bilim insanları, sıcaklıklarına göre farklı frekanslar aracılığıyla yakalanabilen (yani daha yüksek sıcaklıklar daha yüksek frekanslar anlamına gelir ve bunun tersi de geçerlidir) "lityum-6 fermiyonları" olarak bilinen belirli atom altı parçacıkları izlemek için radyo frekanslarından yararlanmanın bir yolunu tasarladılar. Bu yeni teknik, araştırmacıların esas olarak "daha sıcak" frekanslara (ki bunlar hala çok soğuktu) odaklanmalarına ve zaman içinde ortaya çıkan ikinci dalgayı takip etmelerine olanak sağladı.

Bu büyük bir "ne olmuş yani?" gibi gelebilir. Sonuçta, süperakışkan bir kuantum gazıyla en son ne zaman yakın bir karşılaşma yaşadınız? Ancak bir malzeme bilimcisine veya gökbilimciye sorarsanız tamamen farklı bir yanıt alırsınız.

Egzotik süperakışkanlar (henüz) hayatımızı doldurmasa da, ikinci dalga hareketinin özelliklerini anlamak, yüksek sıcaklıktaki süperiletkenlere (yine hala çok düşük sıcaklıklarda) veya nötron yıldızlarının kalbinde yatan karmaşık fiziğe ilişkin sorulara yardımcı olabilir.

Kaynak: Popular Menhanics

 

Kriz zamanlarında bilim: Fukushima ve İkinci Dünya Savaşı'ndan Dersler

Uluslararası Bilim Konseyi'nin son raporuna katkıda bulunan Tokyo Üniversitesi'nden bir tarihçiye göre, kolektif hafıza, bilim sistemlerinin evrimindeki geçmişteki hataların bir kriz, felaket veya çatışma sonrasında tekrarlanmamasını sağlamanın bir yoludur: "Bilimi Korumak Zamanlarında Bilim" Kriz."

Bugün yayımlanan makale, şiddetli çatışmalardan doğal afetlere kadar pek çok ve çeşitli krizlerin yaşandığı mevcut dönemi yansıtıyor ve bilim adamlarının, çalışmalarının ve paha biçilmez araştırma arşivleri ve altyapısının kaybını önlemeye yardımcı olacak destek sistemleri geliştirmek için ileriye dönük bir yol öneriyor. .

2022 yılında zulüm, çatışma, şiddet ve insan hakları ihlalleri nedeniyle kaçmak zorunda kalan kişilerin sayısı 100 milyonu aştı (BMMYK, 2022). Kaçanlar arasında bilim insanları, akademisyenler, doktorlar, mühendisler, profesörler ve üniversite öğrencileri de vardı.
Uluslararası Bilim Konseyi'nin "Kriz Zamanlarında Bilimi Korumak" kitabının ortak yazarı Dr. Vivi Stavrou, bilgi simsarları olarak bilim adamlarının genellikle kriz zamanlarında ilk etkilenen, hapsedilen ve sürgün edilen kişiler olduğunu ancak çok az kişinin kaybın etkisini fark ettiğini söyledi. Bilim bilgisi ve altyapısının ülkelerine ve gelecek nesillere aktarılması.

Dr. Stavrou, "Küresel bilim topluluğunun bilimi ve bilim adamlarını etkileyen krizlere nasıl tepki verebileceği veya krizlerden etkilenen bilim sistemlerinin yeniden inşasını nasıl koordine edebileceği konusunda şu anda ortak bir anlayış yok" dedi.

Tokyo Üniversitesi Eğitim Enstitüsü'nden Profesör Sayaka Oki, 2011'deki Fukushima depremi, tsunami ve ardından gelen nükleer felaketten edinilen bilgiler ve İkinci Dünya Savaşı sonrası kurtarma çabalarıyla makaleye katkıda bulundu.

"Fukushima bizim için bir paradigma değişimiydi çünkü daha önce hiç böyle bir şey yaşamamıştık. Krize yanıt vermek için küresel müzakereler yapılmaya başladıkça normalde açıklanacak olandan daha fazla bilgi elde edilebilir hale geldi. Örneğin radyoaktiviteyle ilgili veriler daha görünür hale geldi Bu olaydan sonra insanlar konunun daha fazla farkına varmaya başladı" dedi Profesör Oki.

"İlk başta, bilim insanları tsunami karşısında gerçekten şok olmuş gibi görünüyorlardı. İlk olarak, bu seviyedeki sismik aktivite 1000 yıldır meydana gelmemişti, bu da normalde 200-300 yıllık bir zaman ölçeğine dayanan inşaat teknolojilerimize gerçekten meydan okudu. Bilim topluluğu içinde ve dışında çatışmaya neden olan riskin nasıl azaltılacağına dair fikir ayrılıkları.

"Bazı bilim ve teknoloji bilimcileri muhtemelen ağları aracılığıyla iletişim kuruyor ve bir yanıtı koordine ediyorlardı, ancak bu oldukça düzensiz görünüyordu. Bilim adamlarını birleştiren güçlü tek bir ses yoktu ve bu da iletişimin söylentiye ve yanlış bilgiye açık kalması anlamına geliyordu."

Profesör Oki, hem Fukushima hem de İkinci Dünya Savaşı krizleri sırasında teknoloji ve mühendislik bilimlerine talep olduğunu ancak sosyal bilimlere verilen desteğin olmayışının kaçırılmış bir fırsat olduğunu söylüyor.

"Bir felaketin hemen sonrasında kapsayıcı, kapsamlı ve gerekçeli tartışmalar yapmak zordur, bu nedenle gerçek bir ikilem yaşadık. Demokratik bir toplumda özgür tartışma olmalıdır ancak gerçekte, özellikle bir olaydan sonraki birkaç gün boyunca, bu gerçekten mümkün olabilir. üzerinde düşünülmüş ve tutarlı bir mesaj vermek zordur. Yani tek bir sese ihtiyaç duyulur, ancak aynı zamanda şeffaf ve net olması da gerekir," diye açıkladı Profesör Oki.

Rapor, kriz zamanlarında dış işbirliklerinin istikrarsızlık açığını kapatmaya ve araştırmanın bütünlüğünü korumaya yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Profesör Oki, İkinci Dünya Savaşı sırasında bilim ve teknolojideki ilerlemelerin yakından korunan bir sır olduğunu, ancak 1947'den itibaren ABD ve müttefiklerinin Japonya'nın teşvikiyle daha fazla ilgilenmeye başlamasıyla ortaya çıkan küresel Soğuk Savaş'a yanıt olarak büyük bir değişimin ("tersine gidişat" adı verilen) meydana geldiğini söylüyor. ekonomik ve teknolojik gelişme.

"Japonya, özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nden ve Avrupa'daki bazı ülkelerden çok fazla yardım aldı ve o dönemde akademik topluluğun yeniden inşasına gerçekten yardımcı oldu. Benzer şekilde Fukushima'da da Japonya'nın, robot teknolojisinin geliştirilmesinde ihtiyaç duyulan bazı robotik teknolojilerin geliştirilmesinde yardıma ihtiyacı vardı. Nükleer santralle ilgili bir anlaşma. Her iki olayın da işbirliğinin kritik önemde olduğunu ve kriz zamanlarında mümkün olduğunu ortaya koyduğunu düşünüyorum."

Bilim sistemlerinin yeniden inşası veya işbirlikleri konusunda tavsiyeler söz konusu olduğunda, Profesör Oki'ye göre her durum farklıdır ancak Japon deneyimi, kolektif hafızayı aktif tutmanın, kriz zamanlarında bilim adamlarını ve araştırmaları korumanın yeni ve daha kapsamlı yollarına giden yolları açabileceğini gösterdi. .

Profesör Oki, "Maalesef çatışma zamanlarında kütüphaneler ve birçok veri yok edildi. İnsanlar bu tür bir altyapıyı ve hafızayı korumaya çalışıyor ve bu, insanlara toplumlarını yeniden inşa etme motivasyonunu vermek açısından önemli." dedi. "Örneğin Hiroşima ve Nagazaki gibi şehirlerde birçok önemli eser ve arşiv kaybedildi ve böylesine felaket bir olayın ardından toparlanma sürecinde, anıları birleştirmeye çalıştık, bu çaba bugün bile devam ediyor."

Kaynak: Phys

Bilim insanları yer çekimini mikroskobik düzeyde ölçtükten sonra kuantum yer çekimi teorisini bulmaya daha yakın

Bilim insanları, yerçekiminin mikroskobik düzeyde nasıl ölçüleceğini çözdükten sonra evrenin gizemli güçlerini açığa çıkarmaya bir adım daha yaklaştılar.

Uzmanlar, Isaac Newton'un keşfettiği kuvvetin küçük kuantum dünyasında nasıl çalıştığını hiçbir zaman tam olarak anlayamadılar. Einstein bile kuantum yerçekimi karşısında şaşkına dönmüştü ve genel görelilik teorisinde, yerçekiminin kuantum versiyonunu gösterebilecek gerçekçi bir deney olmadığını söyledi.

Ancak şimdi, Avrupa'daki bilim insanlarıyla birlikte çalışan Southampton Üniversitesi'ndeki fizikçiler, yeni bir teknik kullanarak küçük bir parçacık üzerindeki zayıf çekim kuvvetini başarılı bir şekilde tespit etti.

Bunun bulunması zor kuantum kütleçekim teorisini bulmanın yolunu açabileceğini iddia ediyorlar.

Science Advances dergisinde yayınlanan deneyde, kuantum alemini sınırlayacak kadar küçük olan mikroskobik parçacıklar üzerindeki yerçekimini tespit etmek için havaya yükselen mıknatıslar kullanıldı.

Southampton Üniversitesi'nden baş yazar Tim Fuchs, sonuçların uzmanların gerçeklik resmimizdeki eksik bulmaca parçasını bulmasına yardımcı olabileceğini söyledi.

Şöyle ekledi: "Bir asırdır bilim insanları yerçekimi ve kuantum mekaniğinin birlikte nasıl çalıştığını anlamaya çalıştılar ve başarısız oldular. Şimdi şimdiye kadar kaydedilen en küçük kütledeki yerçekimi sinyallerini başarıyla ölçtük, bu da onun nasıl çalıştığını nihayet anlamaya bir adım daha yaklaştığımız anlamına geliyor tandem içinde.

"Buradan itibaren, her iki taraftaki kuantum dünyasına ulaşana kadar bu tekniği kullanarak kaynağın ölçeğini küçültmeye başlayacağız. Kuantum yerçekimini anlayarak, evrenimizin bazı gizemlerini çözebiliriz - nasıl başladığı, kara deliklerin içinde neler olduğu gibi, ya da tüm güçleri tek bir büyük teoride birleştirmek."

Kuantum dünyasının kuralları bilim tarafından hâlâ tam olarak anlaşılmış değil; ancak mikroskobik ölçekte parçacıkların ve kuvvetlerin normal boyutlu nesnelerden farklı şekilde etkileşime girdiğine inanılıyor.

Southampton'dan akademisyenler, deneyi Hollanda'daki Leiden Üniversitesi ve İtalya'daki Fotonik ve Nanoteknoloji Enstitüsü'ndeki bilim adamlarıyla birlikte gerçekleştirdi.

Çalışmaları, tuzak olarak bilinen, manyetik alanlara sahip, hassas dedektörlere ve gelişmiş titreşim izolasyonuna sahip süper iletken cihazları içeren karmaşık bir kurulum kullandı. 0,43 mg büyüklüğündeki küçük bir parçacık üzerinde, onu mutlak sıfırın yüzde biri kadar (yaklaşık -273 santigrat derece) dondurucu sıcaklıklarda havaya kaldırarak, yalnızca 30aN'lik zayıf bir çekiş ölçtü.

Southampton Üniversitesi'nden Fizik Profesörü Hendrik Ulbricht, sonuçların daha da küçük nesneler ve kuvvetler arasında gelecekteki deneyler için kapıyı açtığını söyledi.

Yerçekimi ve kuantum dünyası hakkında yeni keşiflere yol açabilecek bilimin sınırlarını zorluyoruz.

"Parçacığın titreşimini izole etmek için aşırı soğuk sıcaklıklar ve cihazlar kullanan yeni tekniğimiz, muhtemelen kuantum yerçekiminin ölçülmesinde ileriye giden yolu kanıtlayacaktır.

"Bu gizemleri çözmek, en küçük parçacıklardan en büyük kozmik yapılara kadar evrenin dokusu hakkında daha fazla sırrı açığa çıkarmamıza yardımcı olacak."

Kaynak: Phsy

Maddenin yeni bir aşaması: Fizikçiler, Abelyen olmayan anyonların bir kuantum işlemcide ilk gösterimini gerçekleştirdi

Fiziksel, 3 boyutlu dünyamız yalnızca iki tür parçacıktan oluşur: ışığı ve ünlü Higgs bozonunu içeren bozonlar; ve fermiyonlar - mevcut şirket dahil tüm "maddeleri" oluşturan protonlar, nötronlar ve elektronlar.

Ancak Harvard'ın George Vasmer Leverett Fizik Profesörü Ashvin Vishwanath gibi teorik fizikçiler kendilerini sadece bizim dünyamızla sınırlamaktan hoşlanmıyorlar. Örneğin 2 boyutlu bir ortamda her türlü yeni parçacık ve maddenin durumu mümkün hale gelecektir.

Vishwanath'ın ekibi, ilk kez, Abel olmayan topolojik düzen adı verilen maddenin yepyeni bir aşamasını oluşturmak için kuantum işlemci adı verilen güçlü bir makine kullandı. Daha önce yalnızca teoride tanınan ekip, Abelyen olmayan anyonlar olarak adlandırılan, ne bozon ne de fermiyon olan, ancak ikisinin arasında bir şey olan egzotik parçacıkların sentezini ve kontrolünü gösterdi.

Sonuçları, kuantum bilgisayar şirketi Quantinuum'daki araştırmacılarla işbirliği içinde Nature'da yayınlanıyor. Vishwanath'ın ekibinde şu anda Caltech'te bulunan eski Harvard Kenneth C. Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü öğrencisi Nat Tantivasadakarn '22 ve doktora sonrası araştırmacı Ruben Verresen vardı.

Fizikçiler tarafından yarı parçacıklar olarak bilinen Abelyen olmayan anyonlar, yalnızca 2 boyutlu bir düzlemde matematiksel olarak mümkündür. "Yarı" niteleyicisi, onların tam olarak parçacık olmadıkları, daha ziyade maddenin belirli bir aşamasında (okyanus dalgalarını düşünün) uzun ömürlü uyarımlar oldukları ve özel hafıza taşıma yeteneklerine sahip oldukları gerçeğini ifade eder.

Maddenin yeni bir evresini yaratmanın heyecan verici temel fizik olmasının yanı sıra, Abelyen olmayan anyonlar, kuantum hesaplama için potansiyel bir platform olarak geniş çapta kabul görüyor ve bu da araştırma başarısını daha da önemli hale getiriyor.

Abelyen olmayan anyonlar, diğer kuantum hesaplama platformlarındaki dayanıksız ve hataya açık kuantum bitlerinden veya kübitlerden farklı olarak doğası gereği kararlıdır. Birbirlerinin etrafında hareket ederken geçmişlerini "hatırlayabilirler" - gizli toplarla bardakları karıştıran bir sihirbaz gibi. Bu özellik aynı zamanda onları topolojik yapan, yani temel kimliklerini kaybetmeden bükülüp bükülebilmelerini sağlayan şeydir.

Tüm bu nedenlerden dolayı, Abelian olmayanlar, eğer daha büyük ölçeklerde oluşturulabilir ve kontrol edilebilirlerse, bir gün ideal kübitler (bugünün klasik bilgisayarlarının çok ötesine uzanan hesaplama gücü birimleri) oluşturabilirler.

Tantivasadakarn, "Kararlı kuantum hesaplamaya giden çok umut verici bir yol, maddenin bu tür egzotik hallerini etkili kuantum bitleri olarak kullanmak ve onlarla kuantum hesaplaması yapmaktır." dedi. "O zaman gürültüyle ilgili sorunları büyük ölçüde azalttınız."

Araştırmacılar egzotik madde durumlarını gerçekleştirmek için inatçı bir yaratıcılık kullandılar. Quantinuum'un en yeni H2 işlemcisinin yeteneklerini maksimuma çıkaran ekip, 27 tuzaklanmış iyondan oluşan bir kafesle işe başladı. Kuantum sistemlerinin karmaşıklığını sırayla artırmak için kısmi, hedefe yönelik ölçümler kullandılar ve sonuçta, peşinde oldukları parçacıkların tam özelliklerine ve karakteristiklerine sahip, tasarlanmış bir kuantum dalga fonksiyonu elde ettiler.

Vishwanath, "Ölçüm kuantum mekaniğinin en gizemli yönüdür ve Schrödinger'in kedisi gibi ünlü paradokslara ve çok sayıda felsefi tartışmaya yol açar" dedi. "Burada ölçümleri kuantum ilgi durumunu şekillendirmek için bir araç olarak kullandık."

Bir teorisyen olarak Vishwanath, tek bir platforma veya teknolojiye bağlı kalmadan farklı fizik fikirleri ve uygulamaları arasında geçiş yapma becerisine değer veriyor. Ancak bu çalışma bağlamında, özellikle kuantum mekaniği alanı 100. yılına girerken, bir teoriyi sadece araştırmakla kalmayıp onu gerçekten ortaya koyabildiğine hayret ediyor.

Vishwanath, "En azından benim için her şeyin işe yaraması ve çok somut bir şeyler yapabilmemiz şaşırtıcıydı" dedi. "Temel kuantum mekaniğinden bu yeni tür parçacıklara ilişkin daha yeni fikirlere kadar, yıllar boyunca fiziğin birçok farklı yönünü gerçekten birbirine bağlıyor."

Kaynak: Phys

Bilim insanları Jared Diamond'ın kıta ekseni hipotezini teste tabi tuttu - işte buldukları şey

Kültürel evrim ve coğrafi determinizmin en etkili teorilerinden birini inceleyen çığır açıcı bir çalışmada, ABD, Almanya ve Yeni Zelanda'dan ekolojistler ve kültürel evrimcilerden oluşan bir ekip, Jared Diamond'ın hipotezini yönelim ekseninde kapsamlı bir şekilde incelemeye girişti. Bulgular Evolutionary Human Sciences dergisinde yayınlandı.

Çok çeşitli kültürel, çevresel ve dilsel veritabanlarından yararlanan araştırmaları, Avrasya'nın coğrafi düzeninin, doğası gereği, Amerika ve Afrika gibi dünyanın diğer bölgelerine kıyasla kritik yeniliklerin daha hızlı yayılmasını kolaylaştırdığı fikrine meydan okuyor.

Jared Diamond, Pulitzer ödüllü Tüfek, Mikrop ve Çelik adlı kitabında dünya genelinde toplumların farklı kaderlerinin büyük ölçüde coğrafi şansa bağlanabileceğini öne sürdü. Diamond'a göre Avrasya'nın doğu-batı ekseni, nispeten tekdüze iklimleri ve geniş mesafelerdeki gün uzunlukları nedeniyle tarımın, teknolojinin ve yeniliklerin yayılmasında eşsiz bir avantaj sağlıyordu.

Bu, değişen iklimlerin ve ekolojik bölgelerin mahsullerin ve evcil hayvanların yayılmasına önemli engeller oluşturduğu Amerika ve Afrika'nın ağırlıklı olarak kuzey-güney yönelimiyle keskin bir tezat oluşturuyordu. Diamond, bu coğrafi ve ekolojik faktörlerin, farklı toplumsal gelişme oranlarını ve Avrasya medeniyetlerinin nihai hakimiyetini şekillendirmede önemli bir rol oynadığını savundu.

Max Planck Evrimsel Antropoloji, Dilbilimsel ve Kültürel Evrim Bölümü'nde doktora sonrası araştırmacı olan baş yazar Angela M. Chira, "Tüfek, Mikrop ve Çelik'i okudum ve kapsamından gerçekten etkilendim" dedi. "Makroevrim konusunda bir geçmişim olduğundan (yani büyük sorularla çalışmaktan), Diamond'ın gözlemleri ve sezgileri için niceliksel bir test tasarlayabileceğimi fark ettim. İnsanlık tarihine ilişkin biyocoğrafik büyük iddialar her zaman etkileyicidir ve çok fazla ilgi çeker, ancak mümkün olan yerlerde büyük veri analizlerini de takip etmemiz önemlidir.”

Diamond'ın hipotezini test etmek için araştırmacılar kültürel, çevresel ve dilsel veritabanlarından geniş bir veri dizisi kullandılar. Metodoloji, çevresel faktörler (özellikle sıcaklık, kuraklık ve topografya) ile 1.094 geleneksel toplum arasındaki kültürel özelliklerin aktarımı arasındaki ilişkiyi analiz etmeye odaklandı. Bu yaklaşım, ekibin farklı çevre ortamlarında kültürel aktarımın kolaylığını veya zorluğunu değerlendirmesine olanak tanıdı.

Chira, "İlk zorluğumuz Diamond'ın öngördüğünü sayılara dönüştürmekti" diye açıkladı. "Toplumlar arasındaki sıcaklık ve kuraklık rejimi farklılıklarını en aza indiren yolları bulmak için en düşük maliyetli yol algoritmalarını kullandık. Bu yolların uzunluğu ve maliyeti bize, tam da Diamond'ın öngördüğü gibi, iki toplum arasındaki kültürel aktarımın önündeki ekolojik engellerin büyüklüğünü veriyor."

Diamond'ın hipotezine uygun olarak araştırmacılar, çevresel engellerin gerçekten de toplumlar arasında paylaşılan kültürel özelliklerin olasılığını etkilediğini buldu. Örneğin geçim stratejileri, barınma türleri ve sosyal organizasyonla ilgili özellikler, çevresel ve seyahat engelleriyle önemli korelasyonlar gösterdi; bu da bu yönlere ilişkin kültürel aktarım kolaylığının ekolojik faktörlerle yakından bağlantılı olduğunu gösteriyor.

Ancak araştırmacılar, bu çevresel engellerin Avrasya'yı diğer kıtalara göre sürekli olarak tercih etmediğini keşfetti. Bu bulgu, Diamond'ın Avrasya'nın coğrafi yöneliminin tarımsal ve diğer kritik yeniliklerin yayılmasında benzersiz bir avantaj sağladığı yönündeki iddiasına doğrudan karşı çıkıyor.

Bunun yerine çalışma, coğrafi ve ekolojik koşulların kültürel yayılmayı kolaylaştırmasının küresel bir olgu olduğunu ve Avrasya'ya yönelik açık bir önyargının olmadığını gösteriyor. Bu, çevresel faktörlerin kültürün aktarımını şekillendirmede rol oynasa da, bunu herhangi bir kıtanın toplumuna diğerine göre avantaj sağlayacak şekilde yapmadığını gösteriyor.

Chira, PsyPost'a "Büyük iddialar önemlidir, ancak bunlar genellikle konuşmanın sonucu değil başlangıcıdır" dedi. "Analizlerimiz, tıpkı Diamond'ın öngördüğü gibi, evet, çevrenin muhtemelen kültürel yeniliklerin yayılma şeklini etkilediği hipotezini destekliyor. Ancak kıtaların hakim ekseninin kültürel yayılma potansiyelini tekdüze olarak belirlediğine dair kanıt bulamadık.”

Çalışma, kültürel aktarımın karmaşıklığının altını çiziyor ve yeniliklerin yayılmasının çevresel ve coğrafi engellerin ötesinde sayısız faktörden etkilendiğini ortaya koyuyor. Bulgular, halkların hareketi, doğrudan ve dolaylı kültürel alışverişler ve hatta belki de tarihsel tesadüfler gibi faktörlerin, kültürel özelliklerin dağılımını şekillendirmede önemli rol oynadığını göstermektedir.

Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü'nden ortak yazar Russell Gray, sonuçları şöyle özetledi: "Bulgularımız, genetik ve ekoloji gibi coğrafyanın da önemli olduğunu ancak bunun kader olmadığını gösteriyor."

İleriye dönük olarak çalışma, kültürel yayılma mekanizmalarını anlamada ekolojikten sosyal ve tarihsele kadar çeşitli faktörleri bütünleştirmenin önemini vurgulayarak araştırma için yeni yollar açıyor. Araştırma, yönelim ekseni hipotezine meydan okuyarak, insan toplumlarını şekillendiren güçleri nasıl kavramsallaştırdığımızı yeniden değerlendirmeye davet ediyor ve coğrafyanın, insan gelişiminin gidişatını etkileyen birçok faktörden yalnızca biri olduğunu öne sürüyor.

Chira, "Çalışmamız Diamond'ın argümanlarının niceliksel bir değerlendirmesini sunuyor ve kesin bir cevap sunmuyor" diye açıkladı. “Umarım insanları bazı konularda daha sıkı ve derin düşünmeye davet eder. Diamond'ın sorduğu sorular sonuçta çok geniş kapsamlı ve birçok küçük ve yönetilebilir hipoteze ayrıştırılması gerekiyor. Başkalarının da takip etmesini umuyorum. Bu çalışmanın, tarihimizle ilgili büyük sorulara ışık tutmak için büyük açık kaynak veri kümelerinden yararlanan genel çalışma şemsiyesi altında yer aldığını düşünüyorum."

Benzer şekilde, çalışmanın kıdemli yazarı Austin Texas Üniversitesi'nden Carlos Botero şu sonuca vardı: "Tarihin çarklarının dünyanın farklı yerlerinde farklı hızlarda dönüp dönmediği konusunda kesin bir cevaba sahip olduğumuzu hiçbir şekilde iddia etmiyoruz. dünya. Bunun yerine amacımız, niceliksel verilere ve kapsamlı analizlere dayalı yeni bir bakış açısı sunmak ve halihazırda sahip olduğumuz araç ve verilerden, halkın kendi geçmişimizle ilgili anlayışını güçlü bir şekilde şekillendiren ilgi çekici fikirleri test etmek için nasıl yararlanılabileceğine dair bir plan sunmaktır."

Kaynak: Psy

Bilim İnsanları İnanılmaz Bir Başarıya Ulaştı: Suyun Elektronlarını Zaman İçinde Dondurdu

Atom altı uyarımların dünyası, görüntülenmesi inanılmaz derecede zor olan attosaniye (saniyenin milyarda birinin milyarda biri) zaman ölçeğinde yaşar.

Uluslararası bir bilim insanı ekibi, hidrojen-oksijen atomlarının tepki vermesine zaman kalmadan, suda iyonlaştırıcı radyasyon veya X ışınlarıyla vurulan bir elektronun uyarılmasını başarıyla yakaladı.

Bu atomik "dondurulmuş çerçeve" ve buna benzer gelecekteki görüntüler, bilim adamlarının moleküllerin elektronik yapısına ilişkin daha derin bir anlayış geliştirmelerine yardımcı olacak.
Atomaltı dünya elbette çok küçük. Ama aynı zamanda hızlı. Bu, olayların saniyenin milyarda birinin milyarda biri kadar zaman ölçeklerinde meydana geldiği, attosaniyelerden oluşan bir dünyadır. Başka bir deyişle, bu zaman ölçeği o kadar kısa ki, yalnızca bir saniyede evrenin tarihindeki saniyelerden daha fazla attosaniye var.

Ancak atom altı dünyada parçacıklar ve iyonlaştırıcı radyasyon arasındaki etkileşimleri gerçekten anlamak için bilim adamlarının bu inanılmaz derecede kısa zaman ölçeklerindeki atomik reaksiyonları yakalamaları gerekiyor. Bu dünya bilim için o kadar önemli ki, bu attosaniye hareketlerini analiz etme yöntemini geliştiren fizikçiler geçen yıl Nobel Ödülü'nü kazandı.

Şimdi ABD ve Almanya'dan bilim insanları, sıvı suda attosaniye seviyesinde X-ışını uyarımlarını yakalamak için Kaliforniya'daki SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda bulunan Linac Tutarlı Işık Kaynağından (LCLS) yararlandılar; Elektronun enerjik bir tepki yaşadığı, ancak hidrojen-oksijen atomlarının tepki verecek zamanı olmadığı an. Araştırmanın sonuçları Perşembe günü Science dergisinde yayınlandı.

Araştırmanın ortak yazarlarından Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan Linda Young, bir basın açıklamasında "Şimdiye kadar radyasyon kimyacıları olayları yalnızca pikosaniye zaman ölçeğinde, yani attosaniyeden milyon kat daha yavaş çözebiliyorlardı" dedi. “Bu, 'Doğdum ve sonra öldüm' demek gibi bir şey. Arada ne olduğunu bilmek istersiniz. Artık yapabildiğimiz şey bu."

Bu inanılmaz başarıyı elde etmek için kullanılan teknik, "X-ışını attosaniye geçici absorpsiyon spektroskopisi" veya AX-ATAS olarak adlandırılan tekniktir. Bu yaklaşımda iki X-ışını darbesi kullanılıyor; biri su moleküllerini harekete geçirmek için, diğeri ise maddenin iyonlaştırıcı radyasyona tepkisini kaydetmek için. Araştırmacılarının da çalışmaya dahil olduğu Almanya merkezli grup Deutsches Elektronen-Synchrotron'a (DESY) göre su, test konusu olarak kullanıldı çünkü elektron dağılımı iki elektrik kutbu oluşturuyor ve bu da suyun diğer moleküllere önemli bir şekilde bağlanmasını sağlıyor. "Hidrojen bağı" adı verilen hayata geçiş süreci.

"Ve ilk denememizde işe yaradı!" Araştırmanın ortak yazarlarından Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan Shuai Li, bir basın açıklamasında şunları söyledi. "Fakat verilerde yakaladığımız sinyal 'karışık'tı. Görünen o ki, bu geçici anlık görüntüde o kadar çok kuantum durumunu araştırıyorduk ki, verileri anlamak için tamamen yeni bir hesaplamalı analiz yöntemi geliştirmemiz gerekiyordu."

DESY, suyun X ışınlarına tepkisini başarılı bir şekilde modelledi ve bunların attosaniyelik zaman ölçeklerinde yakalandığını doğruladı. Ardından, Washington Üniversitesi'nin Hyak süper bilgisayarından yararlanan ekip, "olağanüstü doğruluk ve atom düzeyinde ayrıntılarla, ultra hızlı kimyasal dönüşümün kuantum düzeyinde anlaşılmasında çok önemli bir ilerleme elde edebildi" dedi.

Bu araştırma fizikçilere kuantum kimyası konusunda yepyeni bir attosaniye perspektifi kazandırmakla kalmayacak, aynı zamanda iyonlaştırıcı radyasyonla temasın yaygın olduğu alanlara (özellikle uzay yolculuğu, kanser tedavileri ve nükleer reaktörler) ilişkin daha derin bilgiler sağlayacak.

Artık atomik reaksiyonların attosaniye uzunluğundaki ömürleri bile insan biliminin gözünden kaçamıyor.

Kaynak: Prevention

Fizikçiler boş boş takılırken tuhaf Bir Kuantum Davranışının Kilidini Açtılar

Her ne kadar elektronlar temel parçacıklar olarak kabul edilse de, yani başka atom altı parçacıklara parçalanmıyorlar, "kesirli yük" olarak bilinen şekilde parçalanabilirler.

Onlarca yıldır, bu garip fenomeni tetiklemek için güçlü mıknatıslar gerekiyordu, ancak son yıllarda bilim adamları bu başarıyı manyetizma olmadan başardılar.

MIT'nin yeni bir çalışması, ultra ince grafen tabakaları, bor nitrür pulları ve gerçekten çok soğuk sıcaklıklar kullanılarak başarılı bir şekilde "anormal" fraksiyonel yük üretti.

Her şeyin temel yapı taşı atomdur; elektronların yörüngesinde dönen nötron ve protonlardan oluşan bir çekirdek. Ancak proton ve nötronların bile gluon ve kuark olarak bilinen yapı taşları vardır. Öte yandan elektronlar temel parçacıklardır, yani daha küçük parçacıklardan oluşmazlar.

Ancak bu mutlaka daha küçük parçalara bölünemeyecekleri anlamına gelmez.

Nature dergisinde yayınlanan yeni bir makalede MIT bilim insanları, "kesirli yük" olarak bilinen nadir bir olayla elektronları bir bütünün parçalarına ayırdı. Bu fenomen onlarca yıldır bilinmesine rağmen, MIT'nin elektronu bölme yöntemi kesinlikle birkaç kişinin kaşlarını çatmasına neden oldu. Genellikle, bu "fraksiyonel kuantum Hall etkisini" (fizikçilerin dediği gibi) elde etmek için, bir deneyin kalıcı bir manyetik alan yaratması gerekir ve etki ancak yakın zamanda bu güçlü manyetik koşulların dışında gözlemlendi.

Ancak bu çalışmada MIT bilim insanları, bir avuç ultra ince grafen katmanı kadar basit bir malzemeyi (esasen 2 numaralı kaleminizde bulunan malzemeyi) kullanarak "kesirli yükü" gözlemlediler. Bunu başarmak için araştırmacılar, her biri yalnızca bir atom kalınlığında olan beş grafen katmanını merdiven benzeri bir düzende istiflediler.

MIT'de fizik profesörü yardımcısı olan ortak yazar Long Ju, bir basın açıklamasında "Bu beş katmanlı grafen, pek çok güzel sürprizin meydana geldiği maddi bir sistemdir" dedi. "Kesirli yük çok egzotik ve artık bu etkiyi çok daha basit bir sistemle ve manyetik alan olmadan gerçekleştirebiliyoruz. Bu, pertürbasyona karşı daha dayanıklı bir tür kuantum hesaplama olasılığını mümkün kılabilir."

Grafen katmanlarını, grafene benzer atomik yapıya sahip olan ve elektronların daha güçlü etkileşime girmesini sağlayan iki bor nitrür (hBN) tabakası arasına sıkıştırdılar. Bu eşleşme, aslında manyetik alanın olağan etkilerini taklit eden bir tür kafes yarattı. Ekip, elektrotlarla donatıldıktan ve mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara soğutulduktan sonra beklenmedik "kesirli yüke" tanık oldu.

Lu, "Onu gördüğümüz gün ilk başta tanıyamadık" dedi. “Sonra bunun gerçekten büyük bir olay olduğunu anlayınca bağırmaya başladık. Tamamen şaşırtıcı bir andı.”

MIT basın açıklamasına göre bu düzenleme, elektronların yüklerinin yalnızca bir kısmıyla geçmesine izin vererek kristal grafende ilk "fraksiyonel kuantum anormal Hall etkisini" (burada anormal "manyetik olmayan" anlamına gelir) yarattı.

Bu "fraksiyonel kuantum Hall etkisi" ilk kez 1982'de galyum arsenit ve mıknatıslar kullanılarak gözlemlendi ve bu keşif sonunda araştırmacı üçlüsüne 1998'de Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı. Ju'nun açıkladığı gibi, fraksiyonel elektron yükünün keşfi tamamen beklenmedik bir olaydı. ve o zamanlar mevcut hiçbir teori bunu açıklayamıyordu. Araştırmacılar bu ilk "kesirli yük" örneğini elde etmek için MRI makinesinden 10 kat daha güçlü bir mıknatıs kullandılar.

İlk araştırma ekibinin molibden ditellüridden oluşan bükülmüş bir yarı iletken kullanarak manyetik olmayan bir kesirli yük keşfetmesi ancak Temmuz 2023'te gerçekleşti ve şimdi grafen de bu "anormal" listeye katılıyor. Benzer bir etki gösteren grafen gibi daha fazla malzemenin keşfedilmesi, kuantum hesaplama için bir nimet olabilir; çünkü bu olgu, hesaplamalar sırasında kübitler için ek koruma sağlayabilir.

Kaynak: Popular Mechanics

Devrim Yaratan Atomik Kuvvet Mikroskobu: Yapay Zeka Atılımı

Çığır açan bir gelişmeyle, Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'ndeki bilim insanları, Atomik Kuvvet Mikroskobu'nda (AFM) devrim yaratmak için yapay zekanın (AI) gücünden yararlandılar. Nanoteknolojinin temel taşlarından biri olan AFM, sondasının boyutunun getirdiği sınırlamalar nedeniyle uzun süredir engelleniyor ve üç boyutlu olarak doğru bir şekilde haritalayabildiği malzeme yüzeylerinin çözünürlüğünü kısıtlıyor.

Malzeme bilimi ve mühendisliği bölümünden Profesör Yingjie Zhang liderliğindeki araştırma ekibi, bu sınırlamanın üstesinden gelmek için bir derin öğrenme algoritması tasarladı. Saygın Nano Letters dergisinde ayrıntılı olarak açıklanan yapay zeka yenilikleri, mevcut yöntemleri gölgede bırakarak mikroskopların, probun ucundan daha küçük malzeme özelliklerini benzersiz bir doğrulukla tanımlamasına olanak tanıyor.

Yapay zeka, derin öğrenmeyle derinliklerin kodunu çözüyor

Buluşlarının temelinde, AFM görüntülerinden probun genişlik etkilerini ortadan kaldırmak için titizlikle eğitilmiş bir kodlayıcı-kod çözücü çerçevesi yatıyor. Çalışmanın baş yazarı ve Zhang'ın grubundaki yüksek lisans öğrencisi Lalith Bonagiri, ham AFM görüntülerini titizlikle kodlayan, istenmeyen etkileri ortadan kaldıran ve bunları maddi yüzeylerin kesin temsillerine dönüştüren bu yapay zeka odaklı yaklaşımın önemini vurguladı.

Geleneksel olarak mikroskopi teknikleri büyük ölçüde malzeme yüzeylerinin iki boyutlu anlık görüntülerini sağlamakla sınırlıydı. Ancak AFM, yüzey özelliklerinin yükseklik profillerini gösteren kapsamlı topografik haritalar sunarak öne çıkıyor. Ancak yüzey özellikleri sondanın ucunun ölçeğine (yaklaşık 10 nanometre) yaklaştığında mikroskobun çözünürlüğü düşer. Zhang'ın ekibi, geleneksel sınırlamalara meydan okuyan deterministik bir çözüm sunarak bu zorluğun üstesinden cesurca geldi.

Dönüşüm için eğitim

Araştırmacılar, algoritmalarını eğitmek için karmaşık üç boyutlu yapıların yapay görüntülerini ve simüle edilmiş AFM okumalarını oluşturdu. Algoritma, bu simüle edilmiş AFM görüntülerini manipüle etmek ve sondanın boyut efektleri tarafından gizlenen temel özellikleri ortaya çıkarmak için titizlikle hazırlandı. Bonagiri, alışılmamış yaklaşımın altını çizdi, özellikle de mutlak parlaklık ve kontrastı korumak için tipik yapay zeka görüntü işleme adımlarından vazgeçerek algoritmanın etkinliğini artırdı.

Ekip, AI'nın cesaretini gösteren ilgi çekici bir gösteride, silikon bir substrat üzerinde kesin olarak bilinen boyutlara sahip altın ve paladyum nanoparçacıklarını sentezledi. Dikkat çekici bir şekilde, algoritma, nanopartiküllerin karmaşık üç boyutlu özelliklerini doğru bir şekilde tanımlayıp karakterize ederek prob ucu etkilerini sorunsuz bir şekilde ortadan kaldırdı. Zhang, bu başarının önemli bir kilometre taşı olmasına rağmen, AI'nın AFM yeteneklerini geliştirme potansiyelinin yalnızca yüzeyini çizdiğini vurguladı.

İleriye baktığımızda, gidişatın net olduğu görülüyor: iyileştirme ve genişleme. Zhang, daha kapsamlı ve çeşitli veri kümeleri üzerinde sürekli eğitim yoluyla daha fazla iyileştirme yapılmasını öngörüyor. Tüm yapay zeka algoritmalarında olduğu gibi, nano ölçekli manzaraların gizemlerinin çözülmesinde daha da büyük adımlar vaat eden yinelemeli iyileştirmeler ufukta görünüyor.

Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign'in öncülük ettiği yapay zeka ve AFM'nin birleşimi, nano ölçekli görüntülemede yeni bir çağın habercisi. Bu çığır açıcı araştırma, geleneksel metodolojilerin sınırlamalarını aşarak, malzeme ve biyolojik sistemlere dair benzeri görülmemiş içgörüler vaat ediyor ve nanoelektronik gelişiminde dönüştürücü ilerlemelerin önünü açıyor.

Kaynak: Cryptopolitan