한 가지 기준으로 보면 올해 가장 큰 물리학 뉴스는 80년 전에 일어났습니다. 그러나 원자폭탄 제조에 관한 영화의 성공은 놀라운 일이었지만, 가장 큰 실험실인 우주 자체를 포함하여 실제 물리학 실험실에서 나온 발견은 J에 대한 관심이 급증한 것 못지않게 인상적이었습니다. .로버트 오펜하이머.

XNUMXD덴탈의 제임스 웹 우주 망원경이제 과학 활동 2022년차가 된 는 계속해서 놀라운 우주 이미지를 반환하고 있으며, XNUMX년의 과학 결과가 이제 급류로 불어났습니다. 백만 마일 떨어진 곳에 있는 JWST는 모든 것을 연구합니다. 우주에서 가장 먼 은하 바로 옆집 행성과 달에. 유일하게 변함없는 것은 놀라움이었습니다. 망원경의 관측은 지속적으로 이루어졌습니다. 잘 정립된 이론에 도전하다 그리고 과학자들이 별, 행성, 블랙홀과 같은 친숙한 우주 물체가 어떻게 생겼는지 다시 상상하도록 강요합니다.

블랙홀은 또한 2023년 가장 주목할만한 발견 중 하나의 중심에 있습니다. 초대형 블랙홀 충돌. 시공간에서 이러한 파동을 감지하기 위해 여러 천문학자 컨소시엄이 15년 동안 우주를 면밀히 조사했습니다. 이는 중력파가 지구를 덮칠 때 발생하는 작은 시간적 변동을 감지할 수 있을 만큼 충분한 기간입니다.

집에 더 가까운 과학자들은 종종 일반적인 규칙에 따르지 않는 영역인 양자 세계를 조작하고 이해하는 데 바쁩니다. 올해는 눈에 띄는 발전이 있었습니다. 양자 컴퓨팅의 가장 기본적인 하드웨어, 최종 형태로 엄청나게 복잡한 계산을 수행할 수 있는 큐비트입니다. 그리고 결정적으로, 연구자들은 또한 양자 오류 정정 개선, 이는 해결하기 가장 까다로운 문제 중 하나입니다.

그러나 이러한 발전이 우리가 우주를 가장 큰 규모에서 가장 작은 규모까지 이해하는 것을 끝냈다는 것을 의미하지는 않습니다. 태양 주위의 다음 궤도는 훨씬 더 심오한 계시로 가득 차 있을 수 있습니다.

우리가 새로운 빛으로, 즉 새로운 렌즈를 통해 우주를 볼 때마다 우리는 결코 상상하지 못했던 것들을 본다는 말이 종종 있습니다. NASA의 제임스 웹 우주 망원경이 그 약속을 이행했습니다. 새해가 바뀔 무렵, 천문학자들은 망원경의 황금색 벌집 모양 눈이 태양의 시선을 훔쳐갔다고 발표했습니다. 우주의 첫 번째 별. JWST는 또한 은하계에서 빛을 봤어 그것은 우리가 알고 있는 우주를 창조한 거대한 박수 이후 약 300억 년 후에 빛났습니다. JWST 이미지에서 그 은하들은 "너무 멍청할 정도로 밝다"고 말했습니다. 로한 나이두 매사추세츠 공과대학의. 이제 천문학자들은 그 크기와 조숙함이 기대를 뛰어넘기 때문에 어떻게 그 은하들이 그렇게 빨리 커졌는지 설명하기 위해 애쓰고 있습니다.

은하계를 우주 태피스트리에 고정시키는 초대질량 블랙홀의 경우에도 마찬가지입니다. 과학자들은 초기 우주에서 몇 개의 거대한 블랙홀을 볼 것으로 예상했지만 JWST는 양동이로 그들을 발견하다. 그리고 그들은 예상보다 더 일찍, 더 큰 규모로 나타나고 있습니다. 천문학자들은 이러한 관찰을 통해 거대한 블랙홀이 어떻게 형성되었는지 밝혀질 수 있기를 바라고 있습니다. “나는 이런 것들을 오랫동안 기다려왔습니다.”라고 말했습니다. 마르타 볼론테리, 파리 천체 물리학 연구소의 천체 물리학 자.

집에 더 가까운 우리 은하의 오리온 성운에서 JWST가 최근 발견했습니다. 42개의 흥미로운 물체 쌍 서로 공전하는 것입니다. 이 세계는 별일 수도 있고, 자유롭게 떠다니는 행성일 수도 있습니다. 말하기가 어렵습니다. 그러나 어느 쪽이든, 이 수수께끼의 세계는 별이나 자유롭게 떠다니는 행성이 어떻게 형성되는지 설명하는 기존 이론에 딱 들어맞지 않습니다. 보는 모든 새로운 방식과 마찬가지로 JWST는 답변보다 훨씬 더 많은 질문을 불러일으킵니다.

올해 초, 양자 연구자들은 개발을 향한 발걸음을 내디뎠다고 발표했습니다. 더욱 안정적인 양자 컴퓨터. 이 시스템에서는 정보가 위상적으로 저장됩니다. 그것은 추억을 공유하고 과거를 기억하는 거의 신화적인 입자로 짜여져 있습니다. 이러한 "아벨이 아닌 누구든지" 중 두 개를 함께 엮으면 정보가 뒤틀려 저장됩니다. 따라서 해당 정보를 잃지 않고 둘 중 하나를 측정할 수 있습니다. 내 동료인 Charlie Wood는 "공간과 시간을 통한 여행에 대한 거의 파괴할 수 없는 기록을 유지함으로써 아벨주의자가 아닌 사람은 누구나 오류 허용 양자 컴퓨터를 구축하기 위한 가장 유망한 플랫폼을 제공할 수 있습니다."라고 설명했습니다.

그러다가 XNUMX월에 양자 오류 정정의 까다로움을 다루고 있는 과학자들이 개발했다고 발표했습니다. 강력하고 새로운 종류의 코드 적어도 이론상으로는 취약하고 오류가 발생하기 쉬운 양자 비트의 까다로운 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

마술을 연상시키는 위업으로, 과학자들은 올해 초 진공 상태에서 에너지를 끌어냈다고 보고했습니다. 아니면 그랬나요? 물리학자들은 무에서 유를 창조하는 대신, 순간이동 에너지 미세한 거리에 걸쳐. 이러한 도약은 팀이 일종의 지글거리는 양자 에너지가 스며들어 있는 독특한 유형의 아무것도 아닌 양자 진공의 이상한 특성을 활용했기 때문에 가능했습니다.

올해 초 과학자들은 새로운 유형의 상전이, 고체가 액체로 변하는 것과 유사합니다. 다만 이는 정보구조의 전환이었다. 양자 비트(또는 큐비트)가 얽혀 있을 때 하나를 측정하면 다른 비트의 상태가 드러납니다. 얽힘은 퍼질 수 있지만 측정은 얽힘의 그물을 파괴합니다. 이는 마치 사슬로 연결된 울타리의 전선을 잘라내는 것과 같습니다. 얽힌 큐비트 그리드에서 얽힘과 측정이 이루어지면 어떻게 될까요? 얽힘이 살아남는 상태와 측정의 와이어 커터에 굴복하는 상태 사이의 전환은 물리학자들이 실험실에서 확인하고 관찰한 것입니다. "정보의 속성, 즉 정보가 사물 간에 공유되는 방식이 매우 급격한 변화를 겪는 곳입니다."라고 말했습니다. 브라이언 스키너 오하이오 주립대학교 출신.

이러한 시스템에 관해서 우리는 마치 양자와 비양자가 이진법으로 존재하는 것처럼 "양자"라는 용어를 사용합니다. 반드시 그런 것은 아닙니다. 양자성, 즉 양자 시스템이 고전 컴퓨터에서 시뮬레이션될 수 없는 정도를 정량화하려는 노력의 일환으로 연구자들은 최근 새로운 측정항목을 발표했습니다., 알려진 총 측정항목이 XNUMX개가 됩니다. 먼저 얽힘이있었습니다. 그리고 "마법"이있었습니다. 이제 "페르미온 마법"이 있습니다.

이것은 물리학의 오래된 문제입니다. 양자역학은 세상을 한 가지 방식으로 설명하고, 아인슈타인의 중력 이론은 다른 방식으로 설명합니다. 이 두 가지가 합쳐지면 말도 안 되는 이야기가 됩니다. 어떤 과학자들은 다음과 같습니다. 레나테 롤, 중력이 양자화되어야 한다고 믿습니다. 다른 사람들은 같은 조나단 오펜하임, 그 생각에 반대 할 것입니다. Loll이 첫 번째 원리에서 시공간의 형태를 도출하는 것과 관련된 양자 중력에 대한 계산 기반 접근 방식을 개척한 반면, Oppenheim은 ​​두 원리를 연결할 수 있는 훨씬 더 심층적이고 근본적인 "무언가"를 찾고 있습니다.

그럼에도 불구하고 양자중력은 겉으로는 다루기 힘든 역설에 대한 해결책에서 계속해서 나타나고 있습니다.

주요 이론가 그룹은 다음과 같이 믿습니다. 실수를 지적했다 이는 블랙홀이 증발하면서 블랙홀 내부의 파괴할 수 없는 정보가 사라지는 것처럼 보이는 호킹의 유명한 블랙홀 정보 역설로 이어졌습니다. 호킹의 명백한 실수는 그(그리고 그 뒤를 이은 물리학자들)가 일반적으로 신뢰할 수 있는 중력의 "반고전적" 처리가 블랙홀이 생성할 수 있는 상태의 복잡성, 즉 예기치 않게 블랙홀에서 붕괴되는 상태를 처리할 수 없다는 사실을 깨닫지 못했다는 것입니다. 외부 표면. 이 그룹은 이제 사건의 지평선 바로 안쪽 영역을 처리할 수 있고 현재의 실험 데이터를 위반하지 않는 보다 정교한 중력 이론을 개발했습니다.

은하들이 충돌할 때, 그들의 초대질량 중앙 블랙홀은 합쳐집니다. 이는 시공간의 구조 자체를 흔들 정도로 격렬한 충돌입니다. XNUMX월에는 여러 국제 협력 기관에서 다음과 같이 발표했습니다. 그들은 발견했다 그 결과 중력파. 이를 위해 팀은 완벽한 우주 시계 역할을 하는 빠르게 회전하는 별의 시체인 펄서를 사용했습니다. 중력파는 펄서의 겉보기 리듬을 변경하지만, 우주를 지속적으로 뒤흔드는 폭력적인 사건의 이러한 특징을 확인하는 데는 15년의 연구가 걸렸습니다.

편집자 주: Michael Moyer가 이 기사에 기고했습니다.