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重力

水滴が「ぽちゃん」と跳ね上がるメカニズムの研究 重力の20倍の力で水面に引き戻されていた

1: すらいむ ★ 2021/03/11(木) 11:31:15.11 ID:CAP_USER

水滴が「ぽちゃん」と跳ね上がるメカニズムの研究 重力の20倍の力で水面に引き戻されていた

 水面から跳ね上がる水滴(水柱)を落下させているのは重力ではないようです。

 3月5日に『Physical Review Fluids』に掲載された論文では、液体表面に落ちた水滴の「跳ね上がり」が、重力の20倍の力で引き戻されていたことが示されました。

 しかし、いったい何が原因で水柱に20Gもの力が加わっていたのでしょうか?

(以下略、続きはソースでご確認下さい)

ナゾロジー 2021.03.09
https://nazology.net/archives/84568



引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1615429875/続きを読む

低コストなエネルギー貯蔵手段として注目される「重力エネルギー貯蔵システム」とは

1: すらいむ ★ 2021/01/07(木) 11:42:06.86 ID:CAP_USER

低コストなエネルギー貯蔵手段として注目される「重力エネルギー貯蔵システム」とは?

 太陽光発電にかかるコストは2030年代には化石燃料の発電所を動かすコストより安くなると予想されており、太陽光発電による電力の供給量は今後も増加していくと考えられています。
 しかしいつでも安定して発電できるわけではない太陽光発電の普及により、揚水発電のような余剰電力を貯蔵するシステムが求められるようになりました。
 そこで、米国電気電子学会(IEEE)の学会誌IEEE Spectrumが比較的低コストなエネルギー貯蔵手段として注目されている「重力エネルギー貯蔵システム」について解説しています。

 Gravity Energy Storage Will Show Its Potential in 2021 - IEEE Spectrum
 https://spectrum.ieee.org/energy/batteries-storage/gravity-energy-storage-will-show-its-potential-in-2021

 スイス発のスタートアップEnergy Vaultが商業テストを開始している「CDU Arbedo Castione」は、高さ110メートルのタワーに設置された6本のクレーンで重さ35トンのコンクリートブロックを上下に運動させ、最大80メガワット時のエネルギーを貯蔵できる重力エネルギー貯蔵システムです。
 コンクリートを用いることから「コンクリートバッテリー」とも呼ばれています。

(以下略、続きはソースでご確認下さい)

Gigazine 2021年01月07日 07時00分
https://gigazine.net/news/20210107-gravity-energy-storage/


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「事象の地平面」なんてなかった? ブラックホールに新理論、理研が発表

1: しじみ ★ 2020/07/16(木) 05:23:40.99 ID:A9wng6vb9

ブラックホールには一度入ったが最後、光さえも脱出できないほど強い重力がかかる領域の境界「事象の地平面」があるといわれている。しかし、理化学研究所はこのほど「ブラックホールは事象の地平面を持たない高密度な物体である」とする、これまでの通説とは異なる研究結果を発表した。

この理論を発表したのは、同研究所の横倉祐貴上級研究員らの共同研究チーム。従来のブラックホール理論が一般相対性理論に基づくのに対し、研究チームは一般相対性理論と量子力学に基づいて理論を組み立てた。

 従来の理論では、光も脱出できない内側の領域をブラックホール、その境界を事象の地平面といい、ブラックホールの質量によって決まる事象の地平面の半径を「シュワルツシルト半径」と呼ぶ。また、従来の理論に量子効果を加えたときに考えられる熱的な放射「ホーキング放射」によって、ブラックホールは最終的には蒸発してしまうと考えられている。

 しかしこれまでは、物質がブラックホールに落ちた後、その物質が持っていた「情報」がどうなるのかをうまく説明できていなかった。ブラックホール理論研究の第一人者だった物理学者故スティーブン・ホーキング氏は「情報は永遠に失われる」という立場を当初取っていたが、晩年には「量子理論ではエネルギーと情報はブラックホールから脱出できる」(情報は保存される)と意見を変えた。しかし、依然として情報がどこに行き、どのように戻ってくるかは分かっていない。
no title


 今回、横倉上級研究員らは蒸発の効果を取り入れ、物質が重力でつぶれていく過程を理論的に解析した。

 研究チームの理論では、重力でつぶれていく球状物質をたくさんの層の集まりと見なす。各層は粒子からなり、ある層の粒子を中心へ引き寄せる重力はその層より内側にある物質のエネルギーによって決まる。そのエネルギーから計算できるシュワルツシルト半径は、ホーキング放射によってエネルギーが減っていくため時間とともに小さくなる。
no title


 このとき、落下してきた粒子がシュワルツシルト半径の近くまでやってくると、落下と蒸発の効果が釣り合うために、蒸発が先に生じている分だけシュワルツシルト半径の内側に届かないという。

 この現象が球状物質のあらゆる所で起きるため、物質全体が収縮し、中身の詰まった高密度な物体ができる。特に一番外側の層はシュワルツシルト半径の外側にあるため、ブラックホールは「通常の星のように表面を持ち、事象の地平面を持たない高密度な物体」だと研究チームは指摘する。また、この理論解析の解には「特異点」(エネルギー密度や時空の曲がりが無限大となるブラックホールの中心)も現れなかったという。

 研究を主導した横倉上級研究員は取材に対し「本研究では解析を簡単にするため球状のブラックホールで考えたが、実際のブラックホールは回転している場合が多く、つぶれたまんじゅうのような姿になっている。しかし、自分の他の研究で得られた結果から、回転している場合にも事象の地平面はないのだと考えている」と話す。

 ただ、表面とシュワルツシルト半径の差は小さいため、外から見るとこれまで考えられてきたブラックホールと同じように見えるとしている。

 ブラックホールに落ちていった情報については「今回の研究では、ブラックホールにリンゴが落下したとしても、リンゴはブラックホールの内部構造の一部となるので、リンゴの情報の居場所が分かる。情報が内部で取りうるパターンを調べると、熱力学から導かれる結果にも一致する」(同)と説明する。ブラックホール内での情報保存の在り方が分かれば、遠い未来には大容量の情報ストレージとしてブラックホールを活用できるかもしれないという。

 「物質の情報(波動関数)の経時変化(時間発展)を詳しく調べることで、蒸発後に情報がどのように戻ってくるのかを解明できる可能性がある」として、ブラックホール内部での情報の移動について調べたいと話した。

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https://www.itmedia.co.jp/news/articles/2007/14/news046.html



引用元: http://ai.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1594844620/続きを読む

【宇宙ヤバイ】ブラックホールが星を引き裂く「潮汐破壊」をNASAが観測

1: プティフランスパン ★ 2019/10/01(火) 21:24:12.14 ID:Bn4qEj7o9

10/1(火) 15:30配信
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20191001-00010009-reutv-int
ブラックホールの重力が星を引き裂く、「潮汐破壊」という珍しい現象。米航空宇宙局(NASA)の天体望遠鏡が、3億7500万光年離れた宇宙で起きたこの現象の一部始終を初めて捉えた(ナレーションなし)。

<字幕本編>
ブラックホールの重力が星を引き裂く、「潮汐破壊」という珍しい現象。
米航空宇宙局(NASA)の天体望遠鏡が、3億7500万光年離れた宇宙で起きたこの現象の一部始終を初めて捉えた。
星がブラックホールに近づきすぎると発生する。
ブラックホールの重力が星を引き裂き、飲み込むと、ブラックホールを取り巻く熱くて明るいガスの「降着円盤」が形成される。

https://video.twimg.com/amplify_video/1178922968723836928/vid/640x360/mzmCy6d0wFlPgkkf.mp4



引用元: http://ai.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1569932652/
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世界初 ブラックホールの輪郭撮影に成功 地球サイズの超巨大仮想望遠鏡

1: たんぽぽ ★ 2019/04/10(水) 22:24:52.03 ID:CAP_USER

no title

https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190410/k10011879971000.html

世界初 ブラックホールの輪郭撮影に成功
2019年4月10日 22時10分

極めて強い重力で光も吸い込む天体、ブラックホールの輪郭を撮影することに世界で初めて成功したと日本などの国際研究グループが発表し、画像を公開しました。世界各地の電波望遠鏡をつないで地球サイズの巨大な望遠鏡を構築したことによる成果で、ブラックホールの存在を直接示すものとして注目されます。



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1554902692/続きを読む

【重力レンズ】200億光年先の銀河が重力レンズで4重に見える「アインシュタインの十字架」が発見される

1: しじみ ★ 2019/03/27(水) 03:08:36.13 ID:CAP_USER

銀河の重力によって光がねじ曲げられ、同じ天体が複数に分裂して見える現象「重力レンズ」の新たな実例が発見されました。重力レンズが発生した際の見え方にはさまざまなパターンがありますが、今回発見されたものは上下左右の4つに分かれているパターンで「アインシュタインの十字架」と呼ばれるものです。
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A New Einstein Cross Gravitational Lens of a Lyman-break Galaxy - IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0aeb/meta

A new Einstein cross is discovered
https://phys.org/news/2019-03-einstein.html

一般相対性理論では、時空は重い物体から発生する重力によってゆがみ、そのゆがんだ時空に沿って光が曲がって進むと述べられています。従って、観測者と観測対象との間に別の天体があった場合には中央の天体が凸レンズの役割を果たし、見かけ上では観測対象が分裂して見えることとなります。これが「重力レンズ効果」です。下の画像では実際に光が通った経路が白い矢印で示されており、見かけ上の経路がオレンジの矢印で示されています。
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重力レンズ効果によって天体が分裂して見える場合、その分裂した天体同士の距離は非常に小さくなっているため、重力レンズ効果が起きていることを見つけるのは困難です。さらに、一見重力レンズ効果が発生しているような天体を発見したとしても、それが本当に同一の天体から発せられた光なのかを確かめる必要があります。

イタリアの科学者チームはハッブル宇宙望遠鏡の高解像度画像で発見された4つの光のうち、3つの光をスペクトルに分解することに成功し、イオン化された水素による輝線が同じ波長で表れている事を確認しました。同じ波長に同じ輝線があることは光が同じ物体から来ていることを示しており、このことから重力レンズ効果が働いていることが分かります。
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重力レンズによって天体の像が分裂して十字架に見える「アインシュタインの十字架」は、これまでたった1例しか報告されていませんでした。今回で2例目となる新しい「アインシュタインの十字架」は、銀河座標に従って「J2211-0350」と命名されました。また、重力レンズの役割を果たす天体はおよそ70億光年先にある楕円銀河で、光源は少なくとも200億光年離れた別の銀河だったことが判明。論文著者のDaniela Bettoni氏によると、重力レンズ効果の光源となる天体はクエーサーである場合がほとんどであり、銀河が光源となることは非常に珍しいそうです。

重力レンズ効果が働いている天体が発見されると、元は同じ光だったものが微妙に異なるものとなって表れるため、その違いを分析することで光がたどった経路にどのような物質があったのかを知ることができます。また、通常のガラスのレンズのように光を一点に集めるのでより弱い光を観測できるなど天文学の進歩が期待されます。

https://gigazine.net/news/20190326-new-einstein-cross/



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1553623716/
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毎分600億回転するナノローターを開発、真空の謎解明に利用

1: 野良ハムスター ★ 2018/07/31(火) 19:31:23.60 ID:CAP_USER

パデュー大学、北京大学、清華大学、量子物質科学共同イノベーションセンター(北京)などの研究チームは、ナノ粒子を毎分600億回という超高速で回転させる技術を開発したと発表した。人工物としてはこれまでで最も高速で回転するナノスケールのローターであるとしている。量子力学における真空の性質などを調べるための実験ツールとして利用できるという。研究論文は「Physical Review Letters」に掲載された。

レーザーによる光ピンセットの技術を用いて、170nm径サイズのシリカからなるダンベル型ナノ粒子を真空中に浮かべ、これを振動または回転させた。直線偏光しているレーザー光を用いるとナノ粒子は振動し、円偏光のレーザー光を用いるとナノ粒子を回転させることができる。

空中で振動するダンベル型ナノ粒子は、一種のトーションバランス(ねじり秤)として機能する。トーションバランスは微小なモーメントの測定に適しており、1798年に英国の科学者ヘンリー・キャヴェンディッシュが行った万有引力定数と地球の密度を測定する実験で使われたことでも知られる。

キャヴェンディッシュのトーションバランスは、両端に鉛球のついた天秤棒を細いワイヤーで吊り下げてバランスさせた装置であった。天秤棒の両端の鉛球に別の大きな鉛球を近づけると、鉛球の間に働く万有引力の作用で天秤棒が振動する。振動時の天秤棒の変位角とワイヤーのトルクから万有引力定数を求めることができる。今回開発されたデバイスは、キャヴェンディッシュのトーションバランスに似た仕組みをナノスケールで実現するものであり、真空中で働く微弱な力の測定に使えるという。

量子力学によれば、真空とは何もない空っぽの空間ではなく、無数の粒子と反粒子のペア(仮想粒子)が生成消滅を繰り返している動的な場であると考えられている。振動するナノ粒子を超高感度のトーションバランスとして利用することによって、カシミール効果によるトルク、または量子重力など、真空中で働く量子力学的な作用を測定できるようになると研究チームは説明している。

高速回転するナノローターは「真空の摩擦(vacuum friction)」を調べるためにも利用できるという。真空中で回転する粒子には通常の意味での摩擦抵抗はかからないはずだが、あたかも真空中でも摩擦があるかのように回転速度が次第に落ちていく現象があるとされ、vacuum frictionと呼ばれている。これは真空から飛び出してきた仮想粒子(光子)が回転粒子にぶつかり、物質と光の相互作用によって回転のエネルギーが一部失われるためであると考えられている。

パデュー大学研究チームのTongcang Li氏とJonghoon Ahn氏 (出所:パデュー大学、写真:Vincent Walter)
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(左)直線偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が変位角θで振動。
(右)円偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が回転 (出所:パデュー大学)
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https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1533033083/続きを読む
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