移動する方向で「質量を持つ／持たない」が変わる“奇妙な粒子”発見 国際チームが研究発表
このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。 X： ＠shiropen2 米コロンビア大学や米ペンシルベニア州立大学などに所属する研究者らが発表した論文「Semi-Dirac fermions in a topological metal」は、物質中で特異な性質を持つ新しい粒子の存在を確認した研究報告である。この粒子は、ある方向に動くときは質量がゼロとなり、別の方向に動くと大きな質量を持つという、直感に反する奇妙な性質を示す。 この特殊な粒子は「Semi-Dirac fermions」と呼ばれ、16年前に理論的に予測されていたが、これまでは人工的に作られた環境でしか観測されていなかった。今回、研究チームはジルコニウム、シリコ
スマホなど電子機器の放熱に新たな光明？ 東大が二コラ・テスラの発明巡り新発見 (ITmedia NEWS)
東京大学の研究チームは10月17日、二コラ・テスラが発明した、流れを一方向に流す装置「テスラバルブ」によって、熱の流れやすさを制御する効果を実現することに成功したと発表した。「スマートフォンやPC、LEDなどの発熱の大きな電子機器の熱管理に広く利用されることが期待される」（研究チーム）という。
動物を電磁波でマインドコントロールする技術が発明される
「電磁パルスで脳の特定領域を刺激してマインドコントロールする」という技術が韓国の基礎科学研究所(IBS)の研究チームによって開発されました。研究チームはすでにマウスで実験に成功しています。 New Technology to Control the Brain Using Magnetic Fields Developed https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000738/selectBoardArticle.do?nttId=24921 Scientists 'Mind Controlled' Mice Remotely in Extraordinary World First : ScienceAlert https://www.sciencealert.com/scientists-mind-controlled-mice-remo
【新発見】蚊に刺されない夏が到来か!? 蚊の吸血を止めるメカニズム解明! 理研 | メディカルドック
琉球大学医学部卒業。琉球大学病院内分泌代謝内科所属。市中病院で初期研修を修了後、予防医学と関連の深い内分泌代謝科を専攻し、琉球大学病院で内科専攻医プログラム修了。今後は公衆衛生学も並行して学び、幅広い視野で予防医学を追求する。日本専門医機構認定内科専門医、日本医師会認定産業医。 今回紹介する研究は、理化学研究所らの研究グループが実施したもので、研究結果は学術誌「Cell Reports」に掲載されています。 研究グループは、最初にメスのネッタイシマカを用いて、吸血停止に関わる物質の探索を試みました。血液中に吸血停止物質が含まれているかを検証するために、実際の血液と赤血球に含まれるATP（アデノシン三リン酸）のみを取り出した溶液を吸わせた場合を比較しました。その結果、直接マウスから吸血した場合の方が摂取量が少なくなりました。このことから、血液に本来含まれる物質が、吸血を抑制する働きを持つと推
「ペロブスカイト発光ダイオード」から近赤外円偏光発生、近畿大が技術を確立した意義 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
近畿大学の今井喜胤教授と大阪公立大学の八木繁幸教授らの研究グループは「ペロブスカイト発光ダイオード」から近赤外円偏光を発生させる技術を確立した。発光層に半導体材料のペロブスカイト量子ドットを用いたペロブスカイト発光ダイオードに外部から磁力と電圧を加えることで、近赤外領域でらせん状に回転しながら振動する近赤外円偏光を発生させた。光通信やセンサーなどの高機能光学デバイス開発、高度セキュリティー認証技術の実用化、生体透過性の医療分野への応用につながる。 室温で永久磁石による磁場下で、光学不活性なペロブスカイト量子ドットを用いた光学デバイスから高輝度で発生が難しい近赤外円偏光を発生させた。加える磁力の方向を変えると近赤外円偏光の回転方向が反転するのを発見、回転方向を制御できた。 高精度・高感度センサーなどへの応用が見込める。従来の発生手法は輝度が弱く、実用化されていない。 今回の研究成果は磁気応用
東北大など、磁石に潜む「電子の宇宙」の室温制御に成功
東北大学、日本原子力研究開発機構の共同研究チームは、電子の量子状態が持つ「電子の宇宙」に相当する量子計量を、室温、卓上の磁性体中で実験的に制御することに成功。従来法則から外れた特異な電気伝導を検出し、これが制御された量子計量の証拠であることを解明した。一般相対性理論の効果として、強い重力の働く宇宙空間では直進する光の経路が、「計量」と呼ばれる、時空のひずみに沿って曲がることが知られており、同様の現象が、物質中の電子の流れである電気伝導でも見られると理論的に予測されている。 研究チームは今回、スピン（個々の原子が持つ磁気）が三角形状に配位し、全体として磁力は持たないが、磁力を示す物質と類似した電気伝導の特性を持つとして注目されている「カイラル反強磁性体」に着目。カイラル反強磁性体の一種であるマンガン・スズ合金（Mn3Sn）と白金（Pt）の積層薄膜において、非オーム的な電気伝導の一種である「非
量子もつれの情報伝達速度には限界があった 京大らの研究 | 財経新聞
「量子もつれ」とは、対の関係が成立している粒子は、それらをどんなに引き離しても、片方の粒子状態を変化させれば、その対である相方の粒子状態も瞬時に変化するという現象を指す。 【こちらも】暗黒物質の存在を否定する新説 オタワ大学の研究 これは量子もつれ関係にある粒子間では、情報伝達が無限大の速度で行われることを意味するが、京都大学と理化学研究所の共同研究チームによって、量子もつれにおける情報伝達メカニズムの考察の結果、情報伝達速度は無限大ではなく限界があることが示された。 量子もつれは、応用次第では電波通信では到底実現できない高速通信が可能になる。例えば太陽と地球で通話する場合、太陽にいる友人に地球から電話で語りかけた言葉は、8分以上かかって相手に届く。太陽にいる友人が応答し、地球でその声を聴くには、さらに8分以上かかり、まともな会話にならない。だが、量子もつれが応用できれば双方の声が瞬時に届
【Nature誌】重力子のような性質を持つ粒子を発見！ - ナゾロジー
重力子の研究が加速しそうです。 米国のコロンビア大学（CU）をはじめとした国際研究により、非常に低温かつ強い磁場下でのみ出現する量子的現象（電子液体）の内部に、重力子のような特性をもった粒子を発見しました。 重力子には時空の曲がり具合、つまり重力波を伝えるために、他の素粒子には存在しない「スピン2」と呼ばれる特性があると考えられています。 驚くべきことに、新たに発見された粒子はこの「スピン2」の特性を持っていました。 研究者たちは「新たな粒子も重力子も量子化された計量値のゆらぎであり、そこでは時空がランダムに引っ張られたり引き延ばされたりされている」と述べています。 研究内容の詳細は2024年3月27日に『Nature』に掲載されました。
東京農工大が密閉空間内の物体冷却を実現、「メタマテリアル熱電発電」の効果 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
東京農工大学の久保若奈教授、川村直矢大学院生は理化学研究所の田中拓男チームリーダーらと共同で、熱エネルギーを集めて電気に変換する「メタマテリアル熱電発電」によって、密閉空間内の物体を冷やす非放射冷却を実現した。従来の水冷や空冷技術と併用することで、高集積の電子デバイスをより効果的に冷やせると期待される。 研究グループは、熱エネルギーを集めて吸収し、構造内に閉じ込める効果を持つ人工材料のメタマテリアルと熱電変換素子を接触させることで、密閉容器内部の熱エネルギーを電気エネルギーとして容器外に排出し、容器内の温度を下げられることを確認した。 熱エネルギーを電気エネルギーとして外部に排出し、物体を冷却するという新たな機構として非放射冷却と名付けた。これにより、高集積電子デバイスパッケージ内にこもる熱を回収し、排出することが可能になる。メタマテリアルの数を増やせば、冷却効果をさらに高められる。 近年
NASA、光を曲げる新技術「Photon Sieve」で太陽観測–精度が現行の10～50倍に
ニュース NASA、光を曲げる新技術「Photon Sieve」で太陽観測–精度が現行の10～50倍に #NASA#VISORS#MUSE 米航空宇宙局（NASA）は将来の太陽観測ミッションに向け、「Photon Sieve（フォトン・シーブ）」とよばれる「ふるい」を開発している。 フォトン・シーブは、赤外線をカメラに向けてわずかに曲げるレンズ技術だ。レンズはハニカム（蜂の巣）形状で、シリコンやニオブ素材で形成された100ナノメートルの薄い膜を支えている。それぞれのハニカムの中心には穴が空いていて、通過する紫外線を屈折させ、曲げることができる。 科学者は太陽から加速して放出される荷電粒子を分析することで、その表面の特徴を解明しようとしている。フォトン・シーブではより波長の短い極端紫外線（extreme ultraviolet：EUV）で観測することで現在運用中の太陽観測衛星「Solar D
幻の素粒子「マヨラナ粒子」の量子テレポーテーション現象を解明
大阪大学、東京大学などの共同研究チームは、特殊な磁性体中に存在する「マヨラナ粒子」の量子もつれを利用した、量子テレポーテーション現象を理論的に解明した。 素粒子の1つとして1937年に理論提案されたマヨラナ粒子は、電気的に中性で、粒子と反粒子が同一という性質を持つとされているが、実験的にはまだ発見されていない。特殊な磁性絶縁体中では、強い量子もつれ状態として実現することが予言されているが、それを実験で測定する方法は不明であった。 研究チームは今回、物質中のマヨラナ粒子の量子もつれを介して、遠く離れた2つの電子スピンが互いに情報をやりとりする量子テレポーテーション現象が起こることを、解析的な理論計算と数値シミュレーションを組み合わせることで解明。さらに特殊な顕微鏡を用いることで、この現象が電気的に測定可能であることを示した。この測定は、物質中のマヨラナ粒子の探索や、物質中のマヨラナ粒子を用い
磁力を加えると集団で上に向かって流れる粒子を発見 - fabcross for エンジニア
米リーハイ大学の研究チームが、磁力を加えると砂が重力に逆らい上に向かって流れることを発見した。粒子に回転磁場を加えると、粒子が上に向かって坂を流れ、壁を登り、階段を上り下りする様子を動画で公開している。 同研究成果は2023年9月20日、「Nature Communications」に掲載された。 研究チームの1人が、マイクロカプセル化に関する研究で、今回の異常な現象を偶然に発見した。マイクロローラーと呼ばれる、酸化鉄でコーティングしたポリマー粒子を入れた薬瓶の下で磁石を回転させると、粒子が上へ向かって積み上がり始めたのだ。 そこで、研究チームは、異なる条件下で材料が磁石に対してどのように反応するかを研究し始めた。まず、磁石に反応させずに注がれたマイクロローラーは、下に向かって流れた。しかし、磁石を使って回転力を加えると、個々の粒子が回転し始め、一時的に粒子対を形成／崩壊し、上に向かって流
OISTが燃料不要な「量子エンジン」の設計・製作に成功 エネルギー新時代の幕開けか
量子テクノロジーの進展で期待が高まる量子エンジン（写真はイメージです） Nataliya Pylayeva-Shutterstock ＜量子エンジンはどのような原理で動くのか。これまでに話題となった「熱を使わないエンジン」の開発史とともに紹介する＞ 沖縄科学技術大学院大（OIST）とドイツの複数の大学による国際研究チームは、世界で初めて「量子力学の原理を用いたエンジン」の設計・製作に成功しました。 現在使われている熱機関（heat engine）は、熱をエネルギー源としています。熱源や燃料を装置外から取り込むものは外燃機関、装置内で生成した熱エネルギーを利用するものは内燃機関と呼ばれます。 18世紀半ばから19世紀に起こった産業革命では、石炭を利用した外燃機関である蒸気機関の開発で動力源が刷新され、社会構造が変わりました。その後、外燃機関は小型軽量化が難しいことから、自動車や飛行機などの輸
素粒子ミューオンの奇妙な歳差運動の原因は｢第五の力｣か、｢未知の次元｣か
Sonam Sheth,Jessica Orwig ［原文］ （翻訳：梅田智世／ガリレオ、編集：井上俊彦） Aug. 28, 2023, 07:00 PM サイエンス 18,600 フェルミ研究所で2018年に始まった｢ミューオンg-2｣実験では、写真のリング状の装置｢g-2蓄積リング磁石｣の中で、光速に近いスピードでミューオンを周回させる。 Fermilab ミューオン（ミュー粒子）と呼ばれる素粒子の歳差運動（首振り運動）は、物理学の標準理論では説明がつかない。 その奇妙な挙動は、自然界に存在する第五の力、あるいは未知の次元の証拠かもしれない。 科学者は2001年、2021年、そして2023年にこの現象を観察した。ただの偶然ではない可能性が高い。 ある素粒子が予想外の挙動をとるさらなる証拠を、アメリカのフェルミ国立加速器研究所の物理学者チームが発見した。そうした予想外の挙動は、自然界に未
“第5の力”発見に迫る「ミューオンg-2/EDM実験」と「Belle II実験」とは？
米・フェルミ国立加速器研究所(FNAL)が「ミューオンg-2(異常磁気能率)実験」の結果報告を行ったことを受け、高エネルギー加速器研究機構(KEK)とJ-PARCセンターの両者は8月18日、その解説を行う報道機関向けの記者サロンを実施した。(記者サロンのレポート記事はこちら) 今回は、記者サロンの中で併せて解説された、2028年からJ-PARCで行われる「ミューオンg-2/EDM実験」と、その関連実験としてすでにKEKで実施中の「Belle II(ベルツー)実験」について紹介する。 g-2(異常磁気能率)のgは、素粒子のスピンに起因して、素粒子が磁場中で小さな磁石として振る舞う際の大きさを表す無次元定数である「g因子」を意味する。同因子は、相対論的量子力学を記述するディラック方程式によると厳密に「2」となることがわかっており、そこに量子補正の効果が加わると2から微小にずれることも知られてお
京大などが約70年前に予言された「パインズの悪魔」をついに観測！
京都大学(京大)は8月10日、米国の理論物理学者であるデイヴィッド・パインズ博士によって70年近く前に予言された、固体中の電子の奇妙な状態として、結合によって質量がなく電気的に中性となり、光との相互作用もない複合粒子「DEM-on(デーモン)」を観測することに成功したと発表した。 パインズの悪魔モードの概念図。(a)Sr2RuO4のバンド構造。性質の異なる3つのバンドα・β・γから構成される。(b)γバンドとβバンドの電子数が合計数を保ちつつ振動している。上の図では線の太さで電子の数を表現している。(出所:京大プレスリリースPDF) 同成果は、米国の研究者を中心に、京大大学院 理学研究科のチャンチャル・ソー博士研究員(現・インド工科大学カンプール校 助教授)、同・前野悦輝教授(現・京大高等研究院 豊田理研-京大連携拠点(TRiKUC) 連携拠点教授)が参加した国際共同研究チームによるもの。
ゼロ磁場下での超伝導ダイオード効果の磁化制御に成功＝京大など
京都大学などの共同研究チームは、超伝導体、強磁性体、重金属を含む極性超格子において、ゼロ磁場下において、ある方向に電流を流した場合には超伝導状態になり、逆向きの電流の場合には常伝導状態になる「超伝導ダイオード効果」の効率が40%を超えることを観測。さらに、ゼロ磁場下における超伝導ダイオード効果の磁化制御に成功した。 研究チームは今回、ニオブ（Nb）層、バナジウム（V）層、タンタル（Ta）層、プラチナ（Pt）層、鉄（Fe）層を含む極性構造を有した超格子試料を細線形状に微細加工し、電気抵抗を測定。超格子面内かつ電流と直交する方向に外部磁場を印加し、強磁性体である鉄に由来する磁化の方向を変化させながら、電気抵抗の直流電流依存性を調査した。 その結果、この超格子では超伝導と強磁性が共存するだけでなく、超格子の臨界電流密度（超伝導体に流すことができる最大の電流密度）が磁化と印加電流の方向によって異な
全ての物質はやがて蒸発する？ ブラックホール以外でもホーキング放射が起こる可能性
宇宙最速の光さえも抜け出せないと表現される「ブラックホール」は永遠に質量を失わないようにも思えますが、実際には「ホーキング放射」と呼ばれるプロセスを通じて徐々に質量を失っていくと言われています。 ラドバウド大学のMichael F. Wondrak氏らの研究チームは、ブラックホールの特別な性質である「事象の地平面」がなくともホーキング放射が起こることを理論的に示しました。この考えが正しい場合、ブラックホールだけでなく全ての天体がホーキング放射を通じて質量を失い、最後には蒸発する可能性があることになります。 【▲ 図1: ホーキング放射の概念図。真空では仮想的な粒子 (+νe) と反粒子 (-νe) のペアがあちこちで生まれてはすぐさま消滅する。しかし、事象の地平面付近 (青色と黒色の境界) で発生した粒子のペアは片方だけがブラックホールに吸い込まれることがある。残されたもう片方は飛び出して
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「量子もつれ」で空っぽの空間からエネルギーを抽出→瞬間移動→後で使えるよう保存に成功 米研究者が発表 (ITmedia NEWS)
https://lab-brains.as-1.co.jp/news/science-portal/2024/06/65785/