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異種ニュートリノの相互変換

08.10.2015

ニュートリノと物質との非常に弱い相互作用はよく知られています。それらは、単一の原子を乱すことなく、地球または太陽を通過できます。さらに、この方法で何十億もの星を通過できます。一方で、これはそれらの特性を登録して測定することを困難にし、他方では、宇宙の進化と星の内部で発生するプロセスに関する最も重要な情報源になります. 科学者はまた、ニュートリノが宇宙の物質と反物質の非対称性を説明する上で重要な役割を果たすことができると信じています。これは、ビッグバンの後、物質と反物質の完全な相互消滅がなく、物質の一部がまだ生き残ったという事実にあります。そして私たちの宇宙を形成しました。

ニュートリノの問題の 60 つは、その質量の問題です。長い間、ニュートリノには質量がないと考えられていました。これは、標準モデルの元のバージョンでそれらがどのように考慮されたかです。この問題の解決は、素粒子の物理を理解する上で重要なだけではありません。ニュートリノは、宇宙で発生する核反応によって生成され、光子に次ぐ最も一般的な粒子です。その数は膨大です。毎秒 XNUMX 億個以上のニュートリノが XNUMX 平方センチメートルを通過します。したがって、ニュートリノ自体の質量が非常に小さい場合でも、すべてのニュートリノの総質量は非常に大きくなり、宇宙の進化に影響を与える可能性があります. 現代の推定によると、すべてのニュートリノの質量は、宇宙で目に見えるすべての星の質量とほぼ同じです。

太陽から地球にやってくる電子ニュートリノの数を決定する際に、別の問題が生じました。 1970 年代以降、実験では理論によって予測された数の 1957 分の 1990 しか登録されていません。これは、電子ニュートリノの数の不足と呼ばれていました。この現象を説明するために、いわゆるニュートリノ振動（振動）の仮説が勝利したXNUMXダースの仮説が提唱されました。太陽から飛来する途中の電子ニュートリノが、実験では記録されていない別の種類のニュートリノに変化したと考えられていました。興味深いことに、素粒子振動のアイデアは、XNUMX 年にソ連の学者ブルーノ・ポンテコルボによって発表されました。ニュートリノ振動は、XNUMX 年代後半に真剣に議論されました。

現在、XNUMX 種類のニュートリノが知られており、それぞれが常に対応するレプトン (電子、ミューオン、またはタウレプトン) と一緒に生まれ、それらの名前が付けられています。ニュートリノ振動の仮説によれば、ニュートリノが互いに変換するプロセスは、時間と空間で周期的に発生します。そのため、最初は電子ニュートリノのみで構成されていたビームが伝播するにつれて、ミューニュートリノとタウニュートリノの混合物が現れ、同時に電子ニュートリノの割合が減少します。

不思議なことに、この問題の解決策は、ニュートリノ質量の問題に関連していることが判明しました。事実、ニュートリノ振動は、質量がある場合にのみ可能です。

この理由は、現代の概念によれば、電子、ミューニュートリノ、およびタウニュートリノは、質量の異なる XNUMX つの状態の量子混合物であり、それぞれがその分担して入るからです。電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノは、それぞれ独自の周波数と振幅で振動する XNUMX つの波で構成されていると言えます。したがって、最初の瞬間にこれらの波の合計が電子ニュートリノのように見えた場合、しばらくするとこれらの波が加算され、ミューニュートリノとタウニュートリノの混合物が現れるようになります。電子ニュートリノの数の不足。

そのため、物理学者はニュートリノに質量があると長い間信じてきましたが、まだ直接測定されていません。標準モデルの式の対応するわずかな変更も行われましたが、それはその本質に違反していませんでした。しかし、これの実験的証拠は、2015 世紀と XNUMX 世紀の変わり目に得られました。 XNUMX 年のノーベル賞受賞者である日本人の梶田隆章とカナダのアーサーマクドナルドは、ニュートリノ振動を調査した XNUMX つの主要な研究グループの重要人物でした。

1998年、スーパーカミオカンデ実験で得られた宇宙線と大気ガスの原子核との相互作用から生じる大気ニュートリノの振動に関する日本の科学者の結果が発表されました。ニュートリノが検出器タンク内の水分子と衝突すると、高速の荷電粒子が生まれます。それは、光センサーによって測定されるチェレンコフ放射を生成します。その形と強さから、ニュートリノの種類とどこから来たのかがわかります。上空から飛来したミュー型ニュートリノは、地球を横断する長い道のりを移動したものよりも数が多かった。これは、XNUMX番目の場合のミューニュートリノが別のタイプのニュートリノに変化したことを示しています。

2001 年、太陽ニュートリノ振動がサドベリーニュートリノ天文台 (SNO - サドベリーニュートリノ天文台) で証明されました。そこでは、検出器タンク内のニュートリノと重水との反応により、電子ニュートリノとXNUMX種類のニュートリノすべての数を一緒に測定することが可能になりました。電子ニュートリノの数は予想よりも少ないことがわかりましたが、XNUMX 種類のニュートリノすべてを合わせた総数は予想と一致していました。このことから、電子ニュートリノの一部が別の種類のニュートリノに変化したことがわかりました。

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量子もつれのエントロピー則の存在が証明された 09.05.2024

量子力学は、その神秘的な現象や予期せぬ発見で私たちを驚かせ続けています。最近、理化学研究所量子コンピューティングセンターの Bartosz Regula 氏とアムステルダム大学の Ludovico Lamy 氏が、量子もつれとそのエントロピーとの関係に関する新しい発見を発表しました。量子もつれは、現代の量子情報科学技術において重要な役割を果たしています。ただし、その構造は複雑であるため、理解と管理が困難になります。レグルスとラミーの発見は、量子のもつれが古典系と同様のエントロピー規則に従うことを示しています。この発見は、量子情報科学技術の分野に新たな視点をもたらし、量子のもつれと熱力学との関係についての理解を深めます。研究結果は、もつれ変換の可逆性の可能性を示しており、これにより、さまざまな量子技術での使用が大幅に簡素化される可能性があります。新しいルールを開く ... >>

ミニエアコンソニーレオンポケット5 09.05.2024

夏はリラックスしたり旅行したりするのに最適な時期ですが、多くの場合、暑さが耐え難い苦痛に変わることがあります。ソニーの新製品、Reon Pocket 5 ミニエアコンをご紹介します。ユーザーにとって夏をより快適にすることを約束します。ソニーは、暑い日に体を冷やすユニークなデバイス、Reon Pocket 5 ミニコンディショナーを導入しました。首にかけるだけでいつでもどこでも涼しさを楽しめます。運転モードの自動調整と温度・湿度センサーを搭載したミニエアコンです。革新的なテクノロジーのおかげで、Reon Pocket 5 はユーザーのアクティビティや環境条件に応じて動作を調整します。ユーザーはBluetooth経由で接続された専用モバイルアプリを使用して簡単に温度を調整できます。さらに、ミニコンディショナーを取り付けられる、便利な特別デザインのTシャツとショーツも用意されています。デバイスはああ、 ... >>

スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

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運転手は路上で居眠りしません 14.07.2013

眼球運動と脳活動に関するデータ収集の新たな進歩を組み合わせて、根本的に新しい制御デバイスを作成します。ドライバーが運転中に眠りにつくのを防ぐデバイスを含みます。開発は、エンジニアリングおよび物理科学研究評議会 (EPSRC) の財政的支援を受け、ブエノスアイレス大学 (アルゼンチン) との緊密な協力の下、レスター大学 (英国) で行われました。

科学者の革新的な開発には、赤外線カメラを使用した眼球運動の高速記録と、高密度脳波計 (EEG) 技術 (EEG は脳内の神経活動をミリ秒の精度で測定する) の XNUMX つのコンポーネントが含まれます。したがって、研究者たちは、脳の活動と目の動きを同時に追跡することは不可能であるという過去の仮定に反論しました。レスター大学の科学者が成功しました。彼らは、新しい信号処理方法の開発により、両方の指標を捉えました。研究者は説明しただけでなく、この技術がどのように機能するかを実証しました。

開発者によると、彼らの発明は、脳の活動と目の動きを監視するシステムを作成するための最初のステップであり、眠気の最初の兆候をドライバーに自動警告するシステムに役立ちます。このシステムは車両に組み込まれ、ドライバーに接続されて、眠気の最初の段階にのみ典型的な脳活動の変化を記録します。眼球運動の性質を修正すると、EEG 観測が統合され、両方の指標に基づいて、ドライバーの状態に関する正しい結論が下されます。研究者は、このような装置をできるだけ早く作成する必要があると確信しています。なぜなら、英国では約 20% の事故が、ハンドルを握って眠りに落ちたドライバーのせいで発生するからです。

テスト中、開発者は、ドライバーの警戒を監視することは、彼らの技術の多くの可能なアプリケーションの XNUMX つにすぎないと述べました。将来の新しい開発は、他の分野でのブレークスルーに役立ちます。たとえば、コンピューターゲームでマウス、キーボード、およびその他の制御ツールを使用せずに行うことができます。代わりに、脳の活動と目の動きを記録するセンサーが使用されます。この情報により、実行、ジャンプ、グラブ、スローなどのコマンドを実行できます。

この開発は、手のない障害者にも役立ちます。目の動きひとつで車いすを正しい方向に動かすことができるようになります。

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