작은 크기에도 불구하고 양성자는 매우 중요합니다. 그들은 모든 원자의 중심에 위치하고 있습니다.
양성자 란 무엇입니까?
양성자는 세 가지 기본 입자 중 하나입니다.평범한 물질이 만들어지는 것. 양성자는 원자핵의 일부입니다. 원자핵의 양성자 수와 동일한 주기율표의 화학 원소의 일련 번호입니다. 양성자는 중성자와 함께 모든 원자핵의 일부이며 전하의 크기를 결정합니다.
대부분의 입자와 마찬가지로양성자는 작은 자석처럼 작용하는 스핀을 가지고 있습니다. 양성자의 스핀이나 극성을 바꾸는 것은 공상 과학 소설처럼 보일 수 있습니다. 왜냐하면 실제로 그것은 우주의 모든 것에 영향을 미치기 때문입니다. 그러나 이는 우리 일상생활의 필수적인 부분이 된 기술 혁신의 기초입니다. 양성자 스핀 연구 덕분에 사람들은 귀중한 의료 진단 도구인 자기공명영상(MRI)과 같은 기술을 갖게 되었습니다. 이러한 성과에도 불구하고 양성자의 내부 구조는 여전히 수수께끼로 남아 있습니다.
왜 이것이 중요한가요?
기본적으로 우리 주변의 모든 것이 존재합니다.양성자 덕분에. 하지만 우리는 아직 그들에 대해 많이 알지 못합니다. 과학자들이 풀고 싶어하는 거대한 미스터리 중 하나는 양성자의 회전이다. 두 번째 비밀은 그의 인생의 시간입니다. Hi-Tech는 이에 대해 일찍 썼습니다.
회전하는 방법과 이유 이해양성자는 지금은 비현실적으로 보이는 기술적 진보를 가져올 것입니다. 이는 또한 과학자들이 모든 양성자, 즉 원자에 질량을 부여하는 기본 특성인 강한 힘을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
그들은 우주를 지원합니다 : 자연의 네 가지 주요 힘이 작동하는 방식
무엇이 문제입니까?
회전은 이해하기 쉽지 않습니다.문제는 그리 간단하지 않습니다. 첫째, 단순히 양성자를 채취하여 페트리 접시에 넣을 수는 없습니다. 아시다시피 로톤은 이해할 수 없을 정도로 작습니다. 반경은 1000분의 1미터에 거의 도달하지 않으며 가시광선은 바로 통과합니다. 게다가 세계에서 가장 강력한 전자현미경으로도 내부를 관찰하는 것은 불가능하다.
그러나 새로운 연구의 저자들은과학자들은 이 얽힌 양성자 미스터리를 풀기 위해 노력합니다. 이 프로젝트는 현재 50개 기관, 15개국의 150명의 과학자로 구성된 국제 그룹인 H1 Collaboration의 구성원이 수행했습니다. 프로젝트 본부는 독일 국립 연구 센터 DESY에 있습니다. 새로운 연구의 저자는 세계에서 가장 강력한 전자-양성자 충돌기인 HERA를 사용하여 수집된 데이터의 분석 속도를 높이기 위해 기계 학습 알고리즘을 개발하고 있습니다. 그녀는 1992년부터 2007년까지 DESY에서 근무했습니다.
전자-양성자 충돌기 HERA 분산 및전자와 양성자는 거의 빛의 속도로 움직입니다. 입자가 정면으로 충돌하여 양성자를 구성 요소인 쿼크(위 그림에서 녹색과 보라색 공으로 표시)와 글루온(검은색 코일로 표시)로 분해할 수 있습니다. 이미지: DESY
H1 데이터 수집이 중지되었습니다.2007년에 HERA가 운영을 중단했을 때였습니다. 그러나 협업 직원은 여전히 데이터를 분석하고 그 결과를 과학 저널에 게시하고 있습니다.
과학자들은 무엇을 했습니까?
기존의 계산 방법을 사용하는 경우양성자가 전자와 충돌할 때 얼마나 많은 입자가 생성되는지 등 양성자의 구조와 강한 힘과 관련된 양을 측정하는 데 1년 이상이 걸릴 수 있습니다. 그리고 물리학자가 다른 양, 예를 들어 쿼크-글루온 제트에 따른 입자 속도를 연구하려면 긴 계산 과정을 처음부터 다시 시작하고 1년을 더 기다려야 합니다.
문제를 해결하기 위해 과학자들은 다음을 사용했습니다.기계 학습. 이 OmniFold 기술을 기반으로 하는 새로운 장비는 여러 수량을 동시에 측정할 수 있습니다. 이는 궁극적으로 분석 시간을 몇 년에서 몇 분으로 단축합니다.
어떻게 작동합니까?
OmniFold는 다음을 사용하는 동시에 작동합니다.컴퓨터 시뮬레이션과 데이터를 결합하기 위한 신경망. 요약하자면, 신경망은 과학자들이 수동으로 처리할 수 없는 복잡한 데이터를 처리하는 기계 학습 도구입니다.
HERA 터널의 모습입니다. 사진: DESY
새로운 연구의 저자는 이 방법을 처음으로 사용했습니다.OmniFold는 H1 실험 데이터에 액세스하여 Physical Review Letters 저널에 결과를 발표했으며 가장 최근에는 2022년 DIS(심부 비탄성 산란) 컨퍼런스에서 결과를 발표했습니다.
슈퍼컴퓨터 도움말
OmniFold를 개발하고 테스트하려면H1 데이터 작업 능력을 향상시키기 위해 물리학자들은 여러 GPU를 동시에 사용해야 하는 시뮬레이션, 데이터 분석 및 인공 지능 실험을 지원하도록 설계된 새로운 슈퍼컴퓨터인 Perlmutter를 배포했습니다. 2021년 개발이 완료됐다.
Perlmutter 슈퍼컴퓨터는 다음과 같이 명명되었습니다.버클리 연구소 우주론자이자 노벨상 수상자 Saul Perlmutter를 기리기 위해 동시에 작동하는 128개의 그래픽 프로세서가 장착되어 있습니다.
계산의 중심 작업은 검출기 왜곡을 고려하는 것입니다. H1 검출기는 입자를 추적하지만 입자가 입자를 통과하지 않고 "주변"으로 날아갈 때 데이터가 왜곡될 수 있습니다.
기존에는 모든 왜곡을 동시에 보정제한된 계산 방법으로 인해 불가능했습니다. 2007년부터 아원자 물리학과 데이터 분석 기술에 대한 이해가 향상되었습니다. 이제 과학자들은 새로운 통찰력을 사용하여 H1 데이터를 분석할 수 있습니다.
다음은 무엇입니까?
오늘날 물리학자들은 새로운 관심을 갖고 있습니다.입자를 이용한 HERA 실험에 참여하세요. 그들은 데이터와 OmniFold와 같은 도구를 기반으로 한 보다 정확한 컴퓨터 모델링을 사용하여 차세대 에너지 충돌기(EIC)와 같은 미래의 전자-양성자 실험 결과를 분석하기를 희망합니다. .
Brookhaven National에 건설될 예정입니다.Thomas Jefferson National Accelerator Complex와 협력하여 연구실을 운영하고 있습니다. 이는 분극된 양성자와 일부 분극된 이온을 포함하여 광범위한 이온(또는 하전된 원자)과 고에너지 분극된 전자 빔을 충돌시키는 강력하고 다재다능한 "기계"가 될 것입니다.
OmniFold 개발자가 언급했듯이 어느 날 그들은이 방법은 과학자들이 강한 힘에 관해 여전히 남아 있는 질문에 대답하는 데 도움이 될 것입니다. “이 작업이 가까운 미래에 실제 적용으로 이어지지는 않더라도 자연의 구성 요소를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 지금 연구하지 않는다면 어떤 흥미로운 새로운 기술 발전이 미래 사회에 도움이 될지 결코 알 수 없을 것입니다.”라고 과학자들은 결론지었습니다.
더 읽어보기 :
고고학자들은 공식적으로 성경의 전설을 확인했습니다
심장이 죽으면 몸의 세포에 어떤 일이 일어나는지 밝혀졌습니다
Starlink 신호 해킹, GPS 대신 사용