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전자는 거의 모든 화학 및 기술 과정의 핵심입니다. 이는 에너지 전달, 결합 및 전기 전도성을 촉진하여 화학 합성과 현대 전자공학의 기초 역할을 합니다. 화학 반응에서 전자는 산화환원 과정, 결합 형성 및 촉매 활동을 가능하게 합니다. 기술 분야에서 전자가 이동하고 상호 작용하는 방식을 관리하는 것은 전자 회로 및 AI 시스템부터 태양 전지 및 양자 컴퓨터에 이르기까지 모든 것을 뒷받침합니다. 일반적으로 전자는 원자에 국한되어 있어 잠재적인 용도가 제한됩니다. 그러나 일렉트라이드(electrides)라고 알려진 물질에서는 전자가 독립적으로 움직이며 놀라운 새로운 능력의 문을 열어줍니다.

“이러한 자유 전자를 제어하는 ​​방법을 학습함으로써 우리는 자연이 의도하지 않은 일을 하는 물질을 설계할 수 있습니다”라고 Auburn의 화학 부교수이자 고급 컴퓨터 모델링을 기반으로 한 이번 연구의 수석 저자인 Evangelos Miliordos 박사는 설명합니다.

이를 달성하기 위해 Auburn 팀은 용매화된 전자 전구체를 다이아몬드 및 탄화규소와 같은 안정적인 표면에 부착하여 표면 고정 전극이라고 불리는 혁신적인 재료 구조를 만들었습니다. 이 구성은 전자화물의 전자적 특성을 내구성과 조정 가능하게 만듭니다. 분자 배열 방식을 변경함으로써 전자는 고급 컴퓨팅을 위한 양자 비트처럼 동작하는 고립된 “섬”으로 클러스터되거나 복잡한 화학 반응을 촉진하는 확장된 “바다”로 퍼질 수 있습니다.

이러한 다양성은 발견에 혁신적인 잠재력을 부여합니다. 한 가지 버전은 오늘날 기술의 범위를 넘어서는 문제를 해결할 수 있는 강력한 양자 컴퓨터의 개발로 이어질 수 있습니다. 또 다른 기술은 필수 화학 반응 속도를 높이는 최첨단 촉매의 기초를 제공하여 잠재적으로 연료, 의약품 및 산업 자재 생산 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다.

“우리 사회가 현재 기술의 한계를 뛰어넘으면서 새로운 종류의 재료에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다”라고 Auburn의 물리학 부교수인 Marcelo Kuroda 박사는 말합니다. “우리의 연구는 물질의 상호 작용에 대한 근본적인 조사와 실제 응용에 대한 기회를 모두 제공하는 재료에 대한 새로운 길을 보여줍니다.”

이전 버전의 일렉트라이드는 불안정하고 확장이 어려웠습니다. Auburn 팀은 이를 고체 표면에 직접 증착함으로써 이러한 장벽을 극복하고 이론 모델에서 실제 장치로 이동할 수 있는 재료 구조 제품군을 제안했습니다. Auburn의 재료 공학 조교수인 Konstantin Klyukin 박사는 “이것은 기초 과학이지만 매우 실질적인 의미를 갖습니다.”라고 말합니다. “우리는 컴퓨팅 방식과 제조 방식을 바꿀 수 있는 기술에 대해 이야기하고 있습니다.”

이론적인 연구는 Auburn University의 화학, 물리학, 재료공학 교수진이 주도했습니다. Miliordos는 “이것은 시작에 불과합니다.”라고 덧붙였습니다. “자유 전자를 길들이는 방법을 배움으로써 우리는 더 빠른 컴퓨터, 더 똑똑한 기계, 그리고 아직 꿈도 꾸지 못했던 새로운 기술이 있는 미래를 상상할 수 있습니다.”

“양자 컴퓨팅 및 촉매 작용에 응용하기 위한 조정 가능한 전자 비편재화를 이용한 전극”이라는 연구는 대학원생인 Andrei Evdokimov와 Valentina Nesterova가 공동 집필했습니다. 이는 미국 국립과학재단(National Science Foundation)과 Auburn University 컴퓨팅 자원의 지원을 받았습니다.

수년 동안 과학자들은 CO를 의심했습니다.₂ 얼음이 이상한 형태를 만들어낸 것일 수도 있지만, 그것을 직접적으로 보여줄 수 있는 사람은 아무도 없었습니다. Roelofs는 CO를 사용하여 실험실에서 도랑을 만드는 데 성공했습니다.₂ 얼음 블록은 지구에서 발생하지 않으며 이전에는 실제로 볼 수 없었던 자연적인 과정을 복제합니다.

승화

화성의 겨울에는 기온이 영하 120도까지 떨어지면서 모래 언덕에 얼음이 쌓입니다. 봄이 다가오면 태양이 경사면을 따뜻하게 하고 때로는 1미터 길이의 커다란 얼음 덩어리가 떨어져 나가게 됩니다. 화성은 대기가 얇고 따뜻한 모래와 얼음 사이의 온도 차이가 크기 때문에 이 블록의 밑면은 승화라는 과정에서 즉시 가스로 변합니다. 가스는 단단한 얼음보다 훨씬 더 많은 공간을 차지하기 때문에 압력이 빠르게 증가하여 얼음이 “폭발”하는 것처럼 보이게 됩니다.

Roelofs는 “시뮬레이션에서 높은 가스 압력이 블록 주변의 모래를 모든 방향으로 폭발시키는 방법을 확인했습니다.”라고 말했습니다. 그 결과, 블록은 경사면 속으로 파고들어 작은 모래 능선으로 둘러싸인 빈 공간에 갇히게 됩니다. “그러나 승화 과정은 계속되고 그래서 모래는 계속해서 사방으로 폭발합니다.” 얼음은 계속 증발하면서 점차 내리막으로 미끄러져 양쪽에 능선이 있는 길고 깊은 도랑을 만듭니다. 이 인공 협곡은 화성에서 볼 수 있는 것과 거의 정확하게 일치합니다.

조경 형성

Roelofs는 화성 표면을 조각하는 지질학적 힘을 연구합니다. 이전 연구에서 그녀는 CO를 승화시키는 것을 보여주었습니다.₂ 얼음은 분화구 벽을 따라 깊은 채널을 자르는 잔해 흐름을 유발할 수 있습니다. “그러나 이번 연구에서 협곡은 다르게 보였습니다”라고 그녀는 설명합니다. “따라서 이 뒤에는 다른 프로세스가 있었습니다. 그러나 어떤 프로세스가 있습니까? 그것이 바로 제가 발견하기 시작한 것입니다.”

화성 챔버

그녀는 석사과정 학생인 Simone Visschers와 함께 영국의 도시 밀턴 케인스(Milton Keynes)로 여행을 떠나 이 특이한 모래 협곡 뒤에 숨겨진 미스터리를 풀었습니다. Open University에는 화성 조건을 시뮬레이션하는 시설인 ‘화성 챔버’가 있습니다. 영국 지형학회의 재정적 지원 덕분에 이번 방문이 가능해졌습니다. “우리는 다양한 가파른 각도에서 모래 언덕의 경사를 시뮬레이션하여 다양한 것을 시도했습니다. 우리는 CO 블록을 놓았습니다.₂ 연구원은 “비탈면 꼭대기에서 얼음이 떨어져 무슨 일이 일어나는지 관찰했다”며 “올바른 경사면을 찾은 후 마침내 결과를 확인했다”고 말했다. CO₂ 얼음 블록은 마치 굴을 파는 두더지나 듄의 모래벌레처럼 경사면을 파고 아래로 움직이기 시작했습니다. 정말 이상해 보였어요!”

얼음에서 협곡까지

그러면 이러한 얼음 덩어리는 정확히 어떻게 형성됩니까? “CO₂ 화성의 남반구 중간쯤에 있는 사막 모래 언덕에 얼음 덩어리가 형성됩니다. 겨울에는 CO층이₂ 사구 전체 표면에 얼음이 형성되며 때로는 두께가 최대 70cm에 이릅니다! 봄에는 이 얼음이 따뜻해지고 승화되기 시작합니다. 이 얼음의 마지막 잔해는 모래 언덕 꼭대기의 그늘진 면에 위치하며 온도가 충분히 높아지면 블록이 부서지는 곳이 바로 그곳입니다. 블록이 경사면 바닥에 도달하여 이동을 멈추면 얼음은 모든 CO2가 나올 때까지 계속 승화됩니다.₂ 증발했습니다. 남은 것은 모래 언덕 바닥의 모래 속에 움푹 들어간 곳뿐입니다.”

왜 화성인가?

왜 이 행성은 사람들을 그토록 매료시키는 걸까요? “화성은 우리와 가장 가까운 이웃입니다. 화성은 우리 태양계의 ‘녹색지대’에 가까운 유일한 암석 행성입니다. 이 구역은 생명체의 전제조건인 액체 물의 존재를 가능하게 할 만큼 태양으로부터 정확히 멀리 떨어져 있습니다. 따라서 생명의 기원과 가능한 외계 생명체에 대한 질문은 여기에서 해결될 수 있습니다.”라고 Roelofs는 말합니다. “또한 다른 행성의 지형 구조 형성에 대한 연구를 수행하는 것은 지구에 대해 생각하는 데 사용되는 틀에서 벗어나는 방법입니다. 이를 통해 약간 다른 질문을 제기할 수 있으며 결과적으로 여기 우리 행성의 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.”

그들의 연구 결과는 최근에 발표되었습니다. 우주론 및 천체 입자 물리학 저널(JCAP).

밤하늘에는 놀랍도록 정확한 “우주 시계”가 있습니다. 펄서는 일정한 간격으로 전파 펄스를 방출하는 밀도가 높은 중성자별이며 완벽한 시간에 맞춰진 메트로놈처럼 똑딱거립니다. 지구상에서 전파 망원경은 펄서 자체에 대해 배울 뿐만 아니라 더 넓은 우주의 구조와 동작을 연구하기 위한 도구로 사용하기 위해 이러한 펄스를 추적합니다.

보이지 않는 무언가(거의 “우주 유령”)가 펄서와 지구 사이의 시공간을 왜곡하면 펄스의 타이밍이 약간 이동합니다. 이러한 변화는 무작위가 아닙니다. 하늘의 특정 부분에 있는 여러 펄서는 마치 느리고 보이지 않는 파도가 우주를 통과하는 것처럼 일치하는 변화를 보여줄 수 있습니다.

Asada는 “2023년에 여러 펄서 타이밍 어레이 협력(미국의 NANOGrav 및 유럽 팀)이 나노헤르츠 중력파에 대한 강력한 증거를 발표했습니다.”라고 말합니다. 나노헤르츠는 수 광년의 파장을 갖는 수개월에서 수년의 파동 주기를 의미합니다. 그러한 규모를 조사하기 위해 우리는 수백에서 수천 광년 떨어진 멀리 떨어져 있고 안정적인 펄서에 의존합니다. “신호는 통계적으로 신뢰할 수 있지만 입자 물리학자가 일반적으로 요구하는 5 시그마 임계값보다 낮습니다.”라고 그는 계속합니다. “그것은 ‘강력한 증거’이지만 아직 확인된 검출은 아니지만 우주론과 천체물리학계는 우리가 나노헤르츠 중력파의 최초 검출에 접근하고 있다고 믿고 있습니다.”

증거는 유망하지만 여전히 절대적인 확증에는 부족합니다. Asada는 미래의 데이터가 결과를 강화한다면 다음 단계는 출처를 정확히 찾아내는 것이라고 지적합니다. “나노헤르츠 중력파에는 두 가지 주요 후보 소스가 있습니다”라고 그는 설명합니다. “하나는 우주 초기 우주에서 시공간 변동을 일으켰고 나중에 우주 규모로 확장되었을 우주 인플레이션입니다. 다른 하나는 은하가 합쳐질 때 형성되는 초대질량 블랙홀 쌍성입니다. 두 시나리오 모두 나노헤르츠 중력파를 생성할 수 있습니다.”

펄서 데이터에서 볼 수 있는 상관 패턴(펄서 간의 타이밍 차이가 서로 관련되는 방식)이 한때 두 경우 모두 유사하게 나타나는 것으로 생각되었기 때문에 이러한 가능성을 구별하는 것은 어려웠습니다. “우리 논문에서 우리는 근처에 있는 한 쌍의 초대질량 블랙홀이 특히 강한 신호를 생성하는 상황을 조사했습니다.”라고 Asada는 말합니다. “두 개의 시스템이 매우 유사한 주파수를 갖는 경우, 그 파동은 음향학에서와 같이 간섭하고 비트 패턴을 생성할 수 있습니다. 이러한 특징을 통해 원칙적으로 인플레이션의 확률론적 배경과 구별할 수 있습니다.”

따라서 Asada와 Yamamoto는 친숙한 음향 효과인 비트를 활용합니다. 두 파동이 거의(정확하지는 않지만) 동일한 주파수를 갖는 경우, 두 파동의 중첩으로 인해 주기적인 강화 및 약화가 발생합니다. 중력파에 적용하면 비슷한 주파수를 가진 두 개의 초거대 블랙홀 쌍성이 펄서 타이밍 신호에 특징적인 변조를 각인하게 됩니다. 방법은 펄서 상관 패턴에서 이러한 변조(“비트”)를 찾는 것입니다. 만약 존재한다면, 이는 신호가 확산된 배경이 아니라 상대적으로 가까운 특정 바이너리에서 발생한다는 것을 강력하게 암시합니다.

이제 우리는 펄서 신호의 성격에 대한 더 강력한 확인을 기다리고 있습니다. “내 생각에 5-시그마에서 확인된 탐지가 이루어지면 아마도 몇 년 안에 다음 단계는 파동의 기원이 무엇인지 묻는 것입니다. 그 시점에서 우리의 방법은 파동이 인플레이션에서 오는지 아니면 근처의 초거대 블랙홀 쌍성에서 오는지 구별하는 데 유용할 수 있습니다.”라고 Asada는 결론지었습니다.

그러나 질서는 훨씬 더 놀라운 방식으로, 즉 외부 타이머 없이 그 자체로 나타날 수도 있습니다. 수많은 입자가 복잡한 방식으로 상호 작용할 때 혼란스럽게 행동하는 대신 자연스럽게 반복되는 리듬에 빠질 수 있습니다. 이 현상을 ‘타임 크리스탈’이라고 합니다. TU Wien(비엔나)의 연구원들은 이제 과학자들이 가능하다고 믿었던 것과는 완전히 다른 메커니즘을 통해 시간 결정이 형성될 수 있음을 입증했습니다. 그들의 계산에 따르면 한때 이러한 패턴을 파괴한다고 생각되었던 입자 간의 양자 상관관계가 실제로 패턴을 안정화하는 데 도움이 될 수 있음이 밝혀졌습니다. 이 발견은 양자 다입자 시스템에서 집단 행동이 어떻게 나타나는지에 대한 놀랍고 새로운 관점을 제공합니다.

우주 크리스탈과 시간 크리스탈

액체가 얼면 입자가 무질서에서 질서로 이동합니다. 액체 상태에서는 입자가 자유롭고 무작위로 움직이며 특별한 패턴을 보이지 않습니다. 액체가 응고됨에 따라 입자는 정확한 위치에 고정되어 규칙적이고 반복되는 공간 구조, 즉 결정을 형성합니다. 액체는 모든 방향에서 균일하지만 결정에서는 대칭이 깨집니다. 즉, 특정 방향이 다른 방향과 구별되면서 구조를 갖게 됩니다.

유사한 종류의 대칭 파괴가 공간이 아닌 시간이 지남에 따라 발생할 수 있습니까? 처음에는 매 순간 동일하게 행동하는 양자 시스템이 자동적으로 반복되는 시간 패턴, 즉 시간 자체의 질서 출현을 표시하는 리듬을 개발할 수 있을까요?

양자 변동: 유해한가, 유용한가?

“이 문제는 10년 넘게 양자 물리학의 집중적인 연구 주제였습니다.”라고 Thomas Pohl 교수 팀에서 박사 학위 논문을 위한 연구를 진행하고 있는 TU Wien 이론 물리학 연구소의 Felix Russo는 말합니다. 실제로 소위 시간 결정(Time Crystal), 즉 외부에서 박자를 가하지 않고도 시간적 리듬이 확립되는 시스템이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다.

“그러나 이것은 양자 물리학에서 불가피한 무작위 변동을 고려할 필요 없이 평균 값으로 물리학을 잘 설명할 수 있는 양자 가스와 같은 매우 특정한 시스템에서만 가능하다고 생각되었습니다.”라고 Felix Russo는 말했습니다. “우리는 이전에 시간 결정의 형성을 방지하는 것으로 생각되었던 입자 간의 양자 물리적 상관관계가 시간 결정 단계의 출현으로 이어질 수 있다는 것을 이제 보여주었습니다.”

입자 사이의 복잡한 양자 상호작용은 개별 입자 수준에서 설명할 수 없는 집단적 행동을 유도합니다. 이는 꺼진 양초에서 나오는 연기가 때때로 규칙적인 일련의 연기 고리를 형성할 수 있는 것과 유사합니다. 리듬이 외부에서 지시되지 않고 단일 연기 입자만으로는 이해할 수 없는 현상입니다.

레이저 격자의 입자

펠릭스 루소(Felix Russo)는 “우리는 레이저 빔에 의해 고정된 입자의 2차원 격자를 조사하고 있습니다. “그리고 여기서 우리는 입자 사이의 양자 상호작용으로 인해 격자의 상태가 진동하기 시작한다는 것을 보여줄 수 있습니다.”

이 연구는 양자 다체 시스템의 이론을 더 잘 이해할 수 있는 기회를 제공하여 새로운 양자 기술 또는 고정밀 양자 측정 기술의 길을 열었습니다.

이 연구는 P3TTM으로 알려진 스핀-라디칼 유기 반도체에 중점을 두고 있습니다. 각 분자의 핵심에는 하나의 짝을 이루지 않은 전자가 있으며, 이는 독특한 자기 및 전자적 특성을 제공합니다. 이번 연구는 유수프 하미드(Yusuf Hamied) 화학과 휴고 브론스타인(Hugo Bronstein) 교수의 합성화학 그룹과 물리학과의 리차드 프렌드(Sir Richard Friend) 교수의 반도체 물리학팀이 협력한 결과이다. 이 연구자들은 이전에 유기 LED에 유용한 밝은 발광을 위해 이 분자 계열을 설계했지만 자연소재 예상치 못한 사실이 밝혀졌습니다. 분자가 서로 밀접하게 결합되면 짝을 이루지 않은 전자가 Mott-Hubbard 절연체의 전자와 매우 유사하게 상호 작용합니다.

캐번디시 연구소의 수석 연구원인 비웬 리(Biwen Li)는 “이것이 진짜 마법입니다.”라고 설명했습니다. “대부분의 유기 물질에서 전자는 짝을 이루며 이웃과 상호 작용하지 않습니다. 그러나 우리 시스템에서는 분자가 함께 묶일 때 이웃 사이트의 짝을 이루지 않은 전자 사이의 상호 작용이 교대로 위아래로 정렬하도록 장려합니다. 이는 Mott-Hubbard 행동의 특징입니다. 빛을 흡수하면 이러한 전자 중 하나가 가장 가까운 이웃으로 도약하여 추출되어 광전류(전기)를 생성할 수 있는 양전하와 음전하를 생성합니다.”

이 효과를 테스트하기 위해 팀은 P3TTM 박막을 사용하여 태양 전지를 만들었습니다. 빛에 노출되었을 때 장치는 거의 완벽한 전하 수집 효율을 달성했습니다. 이는 들어오는 거의 모든 광자가 사용 가능한 전류로 전환되었음을 의미합니다. 기존의 유기 태양전지에는 두 가지 재료(전자를 제공하는 재료와 전자를 받아들이는 재료)가 필요하며 이 인터페이스는 효율성을 제한합니다. 대조적으로, 이러한 새로운 분자는 단일 물질 내에서 전체 전환 과정을 수행합니다. 광자가 흡수된 후 전자는 자연적으로 동일한 유형의 이웃 분자로 이동하여 전하 분리를 만듭니다. “Hubbard U”로 알려진 이 과정에 필요한 소량의 에너지는 동일한 음전하 분자에 두 개의 전자를 배치하는 데 드는 정전기 비용을 나타냅니다.

Yusuf Hamied 화학과의 Petri Murto 박사는 전하 분리를 달성하는 데 필요한 분자 간 접촉과 Mott-Hubbard 물리학에 의해 관리되는 에너지 균형을 조정할 수 있는 분자 구조를 개발했습니다. 이 획기적인 발전은 단일의 저비용 경량 재료로 태양전지를 제조하는 것이 가능하다는 것을 의미합니다.

이번 발견은 역사적으로 깊은 의미를 지닌다. 논문의 수석 저자인 Richard Friend 교수는 경력 초기에 Nevill Mott 경과 교류했습니다. 이 발견은 모트 탄생 120주년이 되는 해에 나타났으며, 무질서한 시스템의 전자 상호 작용에 대한 연구로 현대 응집 물질 물리학의 토대를 마련한 전설적인 물리학자에게 적절한 경의를 표하는 것입니다.

Friend 교수는 “완전히 원을 이루는 것 같은 느낌입니다”라고 말했습니다. “Mott의 통찰력은 내 자신의 경력과 반도체에 대한 이해의 기초가 되었습니다. 이제 완전히 새로운 종류의 유기 물질에서 나타나는 이러한 심오한 양자 역학 규칙을 보고 이를 빛 수확에 활용하는 것은 정말 특별합니다.”

Bronstein 교수는 “우리는 단지 오래된 디자인을 개선하는 것이 아닙니다”라고 말했습니다. “우리는 유기 물질이 스스로 전하를 생성할 수 있음을 보여줌으로써 교과서의 새로운 장을 쓰고 있습니다.”

OJ 287은 강렬한 에너지와 밝기로 알려진 일종의 활동성 은하인 블레이저로 분류됩니다. 그 중심에는 근처 우주에서 물질을 끌어들이고 방사선, 열, 자기장 및 무거운 입자로 가득 찬 거대한 플라즈마 제트를 통해 그 중 일부를 바깥쪽으로 추진하는 초거대 블랙홀이 있습니다. 하이델베르그 대학교 과학 컴퓨팅 학제간 센터에서 Roman Gold 박사와 함께 연구하는 박사후 연구원인 Traianou 박사는 “우리는 이전에 OJ 287 은하의 구조를 새로운 이미지에서 볼 수 있는 세부 수준으로 관찰한 적이 없습니다.”라고 말했습니다.

이 이미지는 은하 중심 깊숙이 침투하여 날카롭게 구부러진 리본 모양의 제트 구조를 드러내며 플라즈마의 구성과 운동에 대한 단서를 제공합니다. 일부 지역은 약 10조 켈빈 온도에 도달하는데, 이는 블랙홀 근처에서 얼마나 많은 에너지가 방출되고 있는지를 보여줍니다. 과학자들은 또한 제트를 따라 형성되고 충돌하는 새로운 충격파를 감지했으며, 이는 2017년에 감지된 특이한 감마선 신호에서 관찰된 1조 전자 볼트 에너지 수준과 연결되었습니다.

이 놀라운 광경을 얻기 위해 연구원들은 지구 궤도의 전파 망원경(Spektr-R 위성에 탑재된 RadioAstron 임무의 10미터 안테나)과 전 세계 27개의 지상 관측소를 결합한 지상 공간 전파 간섭계를 사용했습니다. 이들 관측소의 신호를 연결함으로써 지구 직경보다 5배 더 넓은 가상 망원경을 효과적으로 만들었습니다. 결과 이미지의 탁월한 해상도는 빛 자체의 파동 특성을 최대한 활용하여 빛의 파동이 중첩되는 방식을 측정하는 데서 비롯됩니다.

간섭계 이미지는 쌍성 초대질량 블랙홀이 은하 OJ 287 내부에 위치한다는 가정을 뒷받침합니다. 또한 이러한 블랙홀의 움직임이 방출되는 플라즈마 제트의 형태와 방향에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 중요한 정보를 제공합니다. Efthalia Traianou는 “은하의 특별한 특성으로 인해 은하계는 블랙홀과 관련 중력파 병합에 대한 추가 연구를 위한 이상적인 후보가 되었습니다.”라고 말했습니다.

독일, 이탈리아, 러시아, 스페인, 한국 및 미국의 기관이 모두 연구에 기여했습니다. 다양한 연구 및 자금 지원 기관의 지원을 받았습니다. 연구 결과가 저널에 게재되었습니다. 천문학 및 천체 물리학.

폴란드가 중요한 이유

언뜻 보기에 태양의 극은 흑점, 태양 플레어, 코로나 질량 방출(CME)이 지배적인 약 ±35°의 활성 중위도에 비해 평온해 보입니다. 그러나 외모는 속이고 있습니다. 극의 자기장은 태양의 글로벌 발전기 과정에 필수적이며 전체 태양 자기 구조를 정의하는 다음 태양 주기를 형성하는 “시드 필드” 역할을 할 수 있습니다. Ulysses 우주선의 데이터에 따르면 빠른 태양풍은 주로 극 근처의 거대한 코로나 구멍에서 발생한다는 사실이 밝혀졌습니다. 따라서 이러한 영역을 이해하는 것은 태양 물리학에서 가장 중요한 세 가지 질문에 답하는 데 중요합니다.

1. 태양광 발전기는 어떻게 자기주기를 작동하고 구동합니까?

태양의 자기주기는 약 11년 동안 지속되는 반복 패턴으로, 흑점 수의 변동과 태양 자극의 완전한 반전으로 표시됩니다. 이 과정은 태양의 내부 운동에 의해 구동되는 복잡한 발전기 메커니즘에 의해 구동됩니다. 차동 회전은 자기 활동을 생성하는 반면 자오선 순환은 극을 향해 자속을 전달합니다. 그러나 수십 년 동안의 태양 지진 연구를 통해 이러한 흐름이 대류 구역 내부 깊숙한 곳에서 어떻게 행동하는지에 대한 상충되는 정보가 밝혀졌습니다. 일부 증거는 지역 기저부에서 극지방의 흐름을 지적하여 전통적인 발전기 이론에 도전합니다. 이러한 내부 흐름 패턴을 명확하게 하고 기존 모델을 개선하려면 고위도에서의 관측이 필요합니다.

2. 빠른 태양풍의 원동력은 무엇입니까?

빠른 태양풍(전하 입자의 초음속 흐름)은 주로 태양의 극 코로나홀에서 발생하여 태양권의 대부분을 채우며 행성 간 공간의 조건을 형성합니다. 그러나 과학자들은 아직도 그것이 어떻게 시작되는지 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 그것은 관상 구멍 내부의 빽빽한 기둥에서 나오나요, 아니면 그 사이의 더 확산된 영역에서 나오나요? 자기 재결합 사건, 파동 상호작용, 또는 둘 다 흐름을 가속화하는 원인이 됩니까? 극점의 직접적인 이미징과 현장 측정만이 이러한 오랜 문제를 해결할 수 있습니다.

3. 우주 기상 현상은 어떻게 태양계를 통해 확산됩니까?

우주기상이란 우주환경을 교란시키는 태양풍과 태양분출의 변화를 말한다. 강력한 플레어 및 CME와 같은 극한 현상은 지구에 지자기 및 전리층 폭풍을 유발하여 눈부신 오로라를 생성할 뿐만 아니라 위성, 통신 시스템 및 전력망을 위협할 수도 있습니다. 예측을 개선하기 위해 연구자들은 단지 지구 궤도면의 제한된 관점에서가 아니라 태양과 우주를 통해 태양 물질과 자기 구조가 어떻게 진화하는지 추적해야 합니다. 황도 외부에서 관찰하면 과학자들이 CME 및 기타 교란이 태양계를 통해 어떻게 이동하는지 추적하는 데 도움이 되는 중요한 하향식 보기가 제공됩니다.

과거의 노력

과학자들은 오랫동안 태양 극 관측의 중요성을 인식해 왔습니다. 1990년에 발사된 Ulysses 임무는 황도면을 떠나 극지방의 태양풍을 샘플링한 최초의 우주선이었습니다. 현장 장비는 빠른 태양풍의 주요 특성을 확인했지만 이미징 기능이 부족했습니다. 최근에는 유럽 우주국의 태양 궤도선이 점차 황도면에서 벗어나고 있으며 몇 년 안에 위도 약 34°에 도달할 것으로 예상됩니다. 이는 놀라운 진전을 의미하지만, 진정한 극지 시야에 필요한 이점에는 여전히 훨씬 부족합니다.

지난 수십 년 동안 Solar Polar Imager(SPI), POLAR Investigation of the Sun(POLARIS), Solar Polar ORbit Telescope(SPORT), Solaris 임무, High Inclination Solar Mission(HISM)을 포함하여 수많은 야심 찬 임무 개념이 제안되었습니다. 일부는 높은 경사도에 도달하기 위해 태양돛과 같은 첨단 추진 장치를 사용하는 것을 구상했습니다. 다른 사람들은 중력에 의존하여 궤도를 점진적으로 기울이는 데 도움을 줍니다. 이러한 각 임무에는 태양의 극을 이미지화하고 극 위의 주요 물리적 매개변수를 측정하기 위한 원격 감지 및 현장 장비가 모두 포함됩니다.

SPO 사명

태양 극궤도 관측소(SPO)는 과거와 현재 임무의 한계를 극복하기 위해 특별히 설계되었습니다. 2029년 1월 발사 예정인 SPO는 목성 중력 보조 장치(JGA)를 사용해 황도면에서 궤도를 구부릴 예정이다. 몇 번의 지구 저공비행과 신중하게 계획된 목성과의 조우 후에 우주선은 약 1AU의 근일점과 최대 75°의 경사각을 갖는 1.5년 궤도에 안착하게 됩니다. 확장된 임무에서 SPO는 80°까지 올라갈 수 있어 지금까지 달성한 ​​극에 대한 가장 직접적인 시야를 제공합니다.

15년의 임무 수명(7년 연장 임무 기간 포함)을 통해 다음 태양 최대치와 예상되는 극 자기장 반전이 발생할 것으로 예상되는 2035년경의 중요한 기간을 포함하여 태양 극소기와 최대치를 모두 다룰 수 있습니다. 전체 수명 동안 SPO는 1000일 이상 지속되는 확장된 고위도 관측 창을 통해 반복적으로 두 극을 통과합니다.

SPO 임무는 위에서 언급한 세 가지 과학적 질문에 대한 돌파구를 찾는 것을 목표로 합니다. 야심 찬 목표를 달성하기 위해 SPO는 여러 가지 원격 감지 및 현장 장비 제품군을 보유할 것입니다. 함께, 그들은 태양의 극에 대한 포괄적인 시각을 제공할 것입니다. 원격 감지 장비에는 표면의 자기장과 플라즈마 흐름을 측정하는 자기 및 태양 지진 이미저(MHI), 태양 상층 대기의 동적 이벤트를 캡처하는 극자외선 망원경(EUT) 및 X선 이미징 망원경(XIT), 태양을 추적하는 VISCOR(가시광선 CORonagraph) 및 VLACOR(Very Large Angle CORonagraph)이 포함됩니다. 코로나와 태양풍은 태양반경 45(1AU 기준)까지 흘러나갑니다. 현장 패키지에는 태양풍과 행성간 자기장을 직접 샘플링하기 위한 자력계와 입자 탐지기가 포함되어 있습니다. 이러한 관찰을 결합함으로써 SPO는 처음으로 극의 이미지를 캡처할 뿐만 아니라 이를 태양권을 형성하는 플라즈마 및 자기 에너지의 흐름에 연결합니다.

SPO는 단독으로 운영되지 않습니다. 이는 점점 늘어나는 태양광 임무단과 협력하여 작동할 것으로 예상됩니다. 여기에는 STEREO 임무, Hinode 위성, 태양 역학 관측소(SDO), 인터페이스 영역 이미징 분광기(IRIS), 첨단 우주 기반 태양 관측소(ASO-S), 태양 궤도선, Aditya-L1 임무, PUNCH 임무는 물론 다가오는 L5 임무(예: ESA의 Vigil 임무 및 중국의 LAVSO 임무)가 포함됩니다. 이러한 자산은 함께 전례 없는 관측 네트워크를 형성할 것입니다. SPO의 극지 이점은 누락된 부분을 제공하여 인류 역사상 처음으로 태양에 대한 거의 전 지구적인 4π 범위를 가능하게 할 것입니다.

미래를 내다보며

태양은 우리에게 가장 가까운 별이지만 아직까지 알려지지 않은 많은 부분이 남아 있습니다. 다가오는 태양 극궤도 관측소(SPO) 임무는 과학자들에게 태양의 극지방에 대한 전례 없는 시각을 제공함으로써 이러한 상황을 바꿀 것으로 예상됩니다. 오랫동안 직접적으로 볼 수 없었던 이 지역은 곧 자세히 관찰되어 우리의 별을 형성하고 지구상의 생명을 유지하는 힘에 대한 새로운 통찰력을 제공하게 될 것입니다.

SPO의 중요성은 순수한 과학적 호기심을 훨씬 뛰어넘습니다. 태양 발전기에 대한 지식을 향상함으로써 이번 임무는 태양 주기를 보다 정확하게 예측하고 결과적으로 보다 신뢰할 수 있는 우주 일기 예보를 제공할 수 있습니다. 빠른 태양풍이 어떻게 형성되고 행동하는지 이해하면 우주선 공학과 우주비행사 안전에 필수적인 태양권 모델도 개선될 수 있습니다. 가장 중요한 것은 태양 활동 추적의 발전으로 항법 및 통신 위성, 항공 시스템, 지구상의 전력망을 포함한 중요한 기술을 보호하는 능력이 강화될 수 있다는 것입니다.

“초거대 암흑별은 극도로 밝고 거대하지만 주로 수소와 헬륨으로 이루어진 푹신한 구름입니다. 이 구름은 그 내부에 있는 미세한 양의 스스로 소멸되는 암흑 물질에 의해 중력 붕괴를 막아줍니다.”라고 Ilie는 말했습니다. 초거대 암흑별과 그 블랙홀 잔해는 최근 두 가지 천문학적 수수께끼를 푸는 열쇠가 될 수 있습니다. i. JWST로 관찰한 예상보다 훨씬 더 크고 매우 밝지만 조밀하고 매우 먼 은하, ii. 관측된 가장 먼 퀘이사에 동력을 공급하는 초대질량 블랙홀의 기원.

Katherine Freese는 Doug Spolyar 및 Paolo Gondolo와 함께 처음으로 어두운 별에 대한 아이디어를 제안했으며 이 개념에 대한 초기 동료 검토 논문을 출판했습니다. 실제 검토 편지 2008년에. 그 연구는 초기 우주에서 어떻게 어두운 별들이 성장하고 결국 초거대 블랙홀로 붕괴될 수 있는지를 설명했습니다. 2010년에 Freese, Ilie, Spolyar 및 그들의 협력자들은 이 이론을 다음과 같이 확장했습니다. 천체 물리학 저널암흑별이 엄청난 크기에 도달할 수 있는 두 가지 가능한 과정을 설명하고 존재하는 것으로 알려진 최초의 퀘이사에서 발견된 블랙홀의 씨앗이 될 수 있다고 예측했습니다.

암흑물질은 우주의 대략 4분의 1을 차지한다고 생각되지만, 그 본질은 여전히 ​​과학의 가장 큰 미스터리 중 하나로 남아 있습니다. 연구자들은 이것이 아직 발견되지 않은 유형의 기본 입자로 구성되어 있다고 믿고 있습니다. 수십 년간의 실험을 통해 이러한 입자를 찾았지만 지금까지 성공하지 못했습니다. 대표적인 가능성 중 하나는 WIMP(Weakly Interacting Massive Particles)입니다. 두 개의 WIMP가 충돌하면 서로를 소멸시켜 붕괴하는 수소 구름을 가열하고 빛나는 어두운 별처럼 빛나게 할 수 있는 에너지를 방출할 것으로 예상됩니다.

빅뱅 이후 수억 년 후 암흑물질 후광이라고 불리는 밀집된 지역 내의 조건은 그러한 별을 형성하는 데 이상적인 것으로 보입니다. 이 지역은 또한 1세대 일반 별이 나타날 것으로 예상되는 곳이기도 합니다.

“처음으로 우리는 JWST에서 빅뱅 이후 불과 300 Myr에 불과한 적색편이 14의 초기 천체를 포함하여 분광학적 초거대 암흑별 후보를 확인했습니다.”라고 Jeff와 Gail Kodosky 기증 물리학 의장이자 UT Austin의 Weinberg Institute 및 텍사스 우주론 및 천체 물리학 센터 소장인 Freese가 말했습니다. “태양보다 무게가 백만 배나 더 나가는 이러한 초기 암흑별은 암흑 물질에 대해 우리에게 가르쳐 줄 뿐만 아니라 설명하기 어려운 JWST에서 볼 수 있는 초기 초거대 블랙홀의 전조로서 중요합니다.”

2023년에는 PNAS Ilie, Paulin 및 Freese의 연구에 따르면 최초의 초거대 암흑별 후보(JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 및 JADES-GS-z11-0)가 JWST NIRCam 기기의 측광 데이터를 사용하여 식별되었습니다. 그 이후로 JWST의 NIRSpec 장비의 스펙트럼은 이러한 물체와 매우 멀리 떨어진 몇 가지 다른 물체에 사용할 수 있게 되었습니다. 현재 Shafaat Mahmud도 포함된 팀은 지금까지 관찰된 가장 먼 물체 중 4개(2023년 연구의 후보 2개 포함)인 JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 및 JADES-GS-z11-0의 스펙트럼과 형태를 분석하여 각각이 초거대 암흑별 해석과 일치한다는 것을 발견했습니다.

JADES-GS-z14-1은 분해되지 않습니다. 이는 매우 멀리 떨어져 있는 초대질량 별과 같은 점 광원과 일치함을 의미합니다. 나머지 3개는 매우 콤팩트하며 성운에 동력을 공급하는 초대질량 암흑별(즉, 별을 둘러싸고 있는 이온화된 H 및 He 가스)로 모델링할 수 있습니다. 본 연구에서 분석된 네 가지 천체 각각은 문헌에 나타난 바와 같이 은하계 해석과도 일치합니다. 어두운 별은 대기에 다량의 단일 이온화된 헬륨이 있기 때문에 1640옹스트롬에서 흡수되는 특징인 연기나는 총 모양을 가지고 있습니다. 실제로 분석된 네 가지 개체 중 하나가 이러한 특징의 징후를 보여줍니다.

“이 연구 중 가장 흥미로운 순간 중 하나는 JADES-GS-z14-0의 스펙트럼에서 1640옹스트롬 흡수 딥을 발견한 것입니다. 이 특징의 신호 대 잡음비는 상대적으로 낮지만(S/N~2), 이것은 우리가 처음으로 어두운 별의 잠재적인 연기 흔적을 발견한 것입니다. 그 자체로 놀라운 일입니다.”라고 Ilie는 말했습니다.

아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(ALMA)을 사용하는 천문학자들은 동일한 물체의 스펙트럼을 측정하여 성운 방출선을 통해 산소의 존재를 드러냈습니다. 연구자들은 두 가지 스펙트럼 특징이 모두 확인되면 그 물체는 고립된 어두운 별이 아니라 금속이 풍부한 환경에 묻혀 있는 어두운 별일 수 있다고 말했습니다. 이는 암흑별을 호스팅하는 암흑물질 헤일로가 은하계와 합쳐지는 합병의 결과일 수 있습니다. 대안으로, 연구자들이 이제 그것이 가능하다는 것을 깨달았듯이, 어두운 별과 일반 별이 동일한 호스트 헤일로에서 형성되었을 수도 있습니다.

초대질량 암흑별의 식별은 해당 물체의 관찰된 특성을 기반으로 암흑물질 입자에 대해 학습할 수 있는 가능성을 열어주고, 암흑물질로 구동되는 별에 대한 연구라는 새로운 천문학 분야를 확립할 것입니다. 이 출판된 PNAS 연구는 이 방향으로 가는 핵심 단계입니다.

자금 조달 승인: 이 연구는 Colgate University Research Council, Picker Interdisciplinary Sciences Institute, 미국 에너지부 고에너지 물리학 프로그램 사무국, Swedish Research Council, LSST Discovery Alliance, Brinson Foundation, WoodNext Foundation 및 Research Corporation for Science Advancement Foundation 등 기관의 넉넉한 자금 지원으로 가능해졌습니다.

“우리의 두뇌는 엄청난 양의 데이터를 처리합니다”라고 UMass Amherst의 전기 및 컴퓨터 공학 대학원생이자 이번 연구의 주요 저자인 Shuai Fu는 말합니다. 네이처커뮤니케이션즈. “그러나 전력 사용량은 특히 ChatGPT와 같은 대규모 언어 모델을 실행하는 데 필요한 전력량에 비해 매우 낮습니다.”

인체는 일반적인 컴퓨터 회로보다 100배 이상 뛰어난 놀라운 전기 효율성으로 작동합니다. 뇌에만 수십억 개의 뉴런, 즉 몸 전체에 전기 신호를 보내고 받는 특수 세포가 포함되어 있습니다. 이야기를 쓰는 것과 같은 작업을 수행하는 데는 인간 두뇌의 전력이 약 20와트만 사용되는 반면, 대규모 언어 모델은 동일한 작업을 수행하는 데 1메가와트 이상이 필요할 수 있습니다.

엔지니어들은 오랫동안 보다 에너지 효율적인 컴퓨팅을 위해 인공 뉴런을 설계하려고 노력해 왔지만 생물학적 수준에 맞게 전압을 줄이는 것이 주요 장애물이었습니다. “이전 버전의 인공 뉴런은 우리가 만든 것보다 10배 더 많은 전압과 100배 더 많은 전력을 사용했습니다”라고 UMass Amherst의 전기 및 컴퓨터 공학 부교수이자 논문의 수석 저자인 Jun Yao는 말합니다. 이 때문에 초기 설계는 훨씬 덜 효율적이었고 더 강한 전기 신호에 민감한 살아있는 뉴런과 직접 연결할 수 없었습니다.

Yao는 “우리는 0.1V만 등록하는데 이는 우리 몸의 뉴런과 거의 같습니다”라고 말합니다.

Fu와 Yao의 새로운 뉴런은 생체에서 영감을 받아 훨씬 더 효율적인 원리에 따라 컴퓨터를 재설계하는 것부터 우리 몸과 직접 대화할 수 있는 전자 장치에 이르기까지 광범위한 응용 분야가 있습니다.

Yao는 “현재 우리는 모든 종류의 웨어러블 전자 감지 시스템을 보유하고 있지만 상대적으로 투박하고 비효율적입니다. 신체에서 신호를 감지할 때마다 컴퓨터가 이를 분석할 수 있도록 전기적으로 증폭해야 합니다. 증폭의 중간 단계는 전력 소비와 회로의 복잡성을 모두 증가시키지만 저전압 뉴런으로 구축된 센서는 전혀 증폭 없이 작동할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

연구팀의 새로운 저전력 뉴런의 비밀 성분은 주목할만한 박테리아로부터 합성된 단백질 나노와이어이다 지오박터 유황 감소또한 전기를 생산하는 초능력을 가지고 있습니다. Yao는 다양한 동료들과 함께 박테리아의 단백질 나노와이어를 사용하여 매우 효율적인 장치를 설계했습니다. 질병의 냄새를 맡을 수 있는 “전자 코”; 그리고 거의 모든 재료로 만들 수 있고 허공 자체에서 전기를 수확할 수 있는 장치도 있습니다.

이 연구는 육군 연구실, 미국 국립 과학 재단, 국립 보건원 및 Alfred P. Sloan 재단의 지원을 받았습니다.

생성된 100개의 데이터 세트 중 약 80개는 실험실에 남아 있고, 20개는 공유되지만 거의 재사용되지 않으며, 2개 미만이 FAIR 표준을 충족하고, 일반적으로 단 하나만이 새로운 결과로 이어집니다.

결과는 심각합니다. 암 치료의 진행 속도가 느려지고, 증거가 부족한 기후 모델, 재현할 수 없는 연구 등이 있습니다.

이를 바꾸기 위해 개방형 과학 출판사인 Frontiers는 세계 최초의 포괄적인 AI 기반 연구 데이터 서비스인 Frontiers FAIR² Data Management를 도입했습니다. 큐레이션, 규정 준수 확인, AI 지원 형식화, 동료 검토, 대화형 포털, 인증 및 영구 호스팅 등 모든 필수 단계를 하나의 원활한 프로세스로 결합하여 데이터를 재사용 가능하고 적절하게 적립할 수 있도록 설계되었습니다. 목표는 오늘날의 연구 투자가 건강, 지속 가능성 및 기술 분야의 더 빠른 발전으로 전환되도록 하는 것입니다.

FAIR²는 모든 데이터 세트가 AI와 호환되고 인간과 기계 모두에서 윤리적으로 재사용 가능함을 보장하는 확장된 개방형 프레임워크를 통해 FAIR 원칙(찾기 가능, 액세스 가능, 상호 운용 가능 및 재사용 가능)을 기반으로 구축되었습니다. FAIR² 데이터 관리 시스템은 이 모델의 첫 번째 실제 구현으로, 연구 성과가 빠르게 증가하고 인공 지능이 발견 방법을 재구성하는 순간에 도달했습니다. 이는 높은 수준의 원칙을 측정 가능한 영향을 미치는 실제 확장 가능한 인프라로 전환합니다.

Frontiers의 공동 창립자이자 CEO인 Kamila Markram 박사는 다음과 같이 설명합니다.

“과학의 90%가 공허 속으로 사라집니다. Frontiers FAIR² 데이터 관리를 사용하면 데이터 세트나 발견이 다시는 손실될 필요가 없습니다. 이제 모든 기여가 발전을 촉진하고 그에 합당한 공로를 인정받으며 과학을 활성화할 수 있습니다.”

핵심에 있는 AI

한때 수개월에 걸쳐 수동 작업이 필요했던 작업(데이터세트 구성 및 확인부터 메타데이터 및 게시 가능한 출력 생성까지)은 이제 FAIR²를 뒷받침하는 Frontiers 벤처인 Senscience가 지원하는 AI Data Steward에 의해 몇 분 만에 완료됩니다.

데이터를 제출한 연구원은 인증된 데이터 패키지, 동료 검토 및 인용 가능한 데이터 기사, 시각화 및 AI 채팅 기능을 갖춘 대화형 데이터 포털, FAIR² 인증서 등 4가지 통합 출력을 받습니다. 각 요소에는 품질 관리와 명확한 요약이 포함되어 있어 일반 사용자가 데이터를 더 쉽게 이해할 수 있고 연구 분야 간 호환성이 높아집니다.

이러한 결과를 통해 모든 데이터 세트가 보존, 검증, 인용 및 재사용 가능하게 되므로 연구자에게 적절한 인식을 제공하는 동시에 발견을 가속화하는 데 도움이 됩니다. Frontiers FAIR²는 또한 가시성과 접근성을 향상시켜 과학자, 정책 입안자, 실무자, 커뮤니티, 심지어 AI 시스템까지 책임 있는 재사용을 지원함으로써 사회가 과학에 대한 투자에서 더 큰 가치를 추출할 수 있도록 합니다.

플래그십 파일럿 데이터세트

• SARS-CoV-2 변종 속성 — 3,800개의 스파이크 단백질 변이체를 다루는 이 데이터 세트는 AlphaFold2 및 ESMFold의 구조적 예측을 ACE2 결합 및 발현 데이터와 연결합니다. 이는 전염병 대비를 위한 강력한 리소스를 제공하여 변형 행동과 적합성에 대한 더 깊은 이해를 가능하게 합니다.

• 전임상 뇌손상 MRI — 4개 연구 센터의 343개 확산 MRI 스캔으로 구성된 조화로운 데이터 세트는 프로토콜 전반에 걸쳐 표준화되고 비교 가능하도록 조정되었습니다. 재현 가능한 바이오마커 발견, 강력한 교차 사이트 분석 및 전임상 외상성 뇌 손상 연구의 발전을 지원합니다.

• 환경 압력 지표(1990-2050) — 60년 동안 43개국에서 관찰된 데이터와 모델링된 예측을 결합한 이 데이터 세트는 배출량, 폐기물, 인구 및 GDP를 추적합니다. 이는 지속 가능성 벤치마킹과 증거 기반 기후 정책 계획을 뒷받침합니다.

• 인도 태평양 환초 생물다양성 — 5개 지역에 걸쳐 280개 환초에 걸쳐 있는 이 데이터 세트는 생물 다양성 기록, 암초 서식지, 기후 지표 및 인간 사용 이력을 통합합니다. 이는 취약한 섬 생태계에 대한 생태 모델링, 보존 우선 순위 지정 및 지역 간 연구를 위한 전례 없는 기반을 제공합니다.

파일럿을 테스트한 연구원들은 Frontiers FAIR²가 데이터를 보존하고 공유할 뿐만 아니라 품질 검사, 비전문가를 위한 명확한 요약, 여러 분야에 걸쳐 데이터 세트를 결합하는 신뢰성을 통해 과학자들이 인정을 받을 수 있도록 보장함으로써 데이터 재사용에 대한 확신을 구축한다고 언급했습니다.

모든 파일럿 데이터 세트는 FAIR² 개방형 사양을 준수하여 장기적으로 인간과 기계 사용을 위해 책임감 있게 선별되고 재사용 가능하며 신뢰할 수 있으므로 오늘날의 데이터는 사회의 가장 시급한 과제에 대한 내일의 솔루션을 가속화할 수 있습니다.

인식 및 재사용

재사용할 때마다 원본 데이터 세트의 가치가 배가되어 발견이 낭비되지 않고 모든 기여가 다음 혁신을 촉발할 수 있으며 연구자는 자신의 작업에 대한 인정을 받을 수 있습니다.

FAIR² 데이터 관리를 뒷받침하는 최첨단 AI 벤처인 Senscience의 공동 창립자이자 CEO인 Sean Hill 박사는 다음과 같이 말합니다.

“과학은 데이터를 생성하는 데 수십억 달러를 투자하지만 그 중 대부분은 손실되며 연구자들은 거의 인정을 받지 못합니다. Frontiers FAIR²를 통해 모든 데이터 세트가 인용되고 모든 과학자가 인정받으며 마침내 데이터 생성의 필수 작업에 보상을 받습니다. 이것이 치료법, 기후 솔루션 및 신기술이 사회에 더 빨리 도달할 수 있는 방법입니다. 이것이 우리가 과학을 활성화하는 방법입니다.”

연구자들이 말하는 것

Ángel Borja 박사, AZTI, 해양 연구, 바스크 연구 및 기술 연합(BRTA) 수석 연구원:

“이런 종류의 데이터 큐레이션과 기사 게시를 적극 권장합니다. 정보를 매우 빠르게 생성할 수 있고 모든 최종 사용자에게 유용한 형식이 되기 때문입니다.”

Erik Schultes, Leiden Academic Center for Drug Research(LACDR) 선임 연구원; FAIR 구현 책임자, GO FAIR 재단:

“Frontiers FAIR²는 프로젝트의 과학적 측면을 완벽하게 포착했습니다.”

Femke Heddema, 연구원 겸 건강 데이터 시스템 혁신 관리자, PharmAccess:

“Frontiers FAIR²는 연구원과 디지털 건강 구현자가 FAIR 원칙을 보다 원활하게 실행할 수 있도록 하여 MomCare와 같은 데이터 세트를 재사용 가능하게 만드는 것이 복잡할 필요가 없음을 입증합니다. 투명하고 접근 가능하며 실행 가능한 데이터를 활성화함으로써 Frontiers FAIR²는 건강 연구에서 새로운 기회의 문을 엽니다.”

Neil Harris 박사, 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA) 뇌 손상 연구 센터 신경외과 상주 교수:

“(Frontiers) FAIR²의 구현은 다양한 수준에서 유용한 데이터 누락 및 품질에 대한 객관적인 검사를 제공할 수 있습니다. 이러한 유형의 편견 없는 평가 및 데이터 요약은 비분야 전문가의 이해를 돕고 궁극적으로 데이터 공유를 향상시킬 수 있습니다. 해당 분야가 보다 이질적인 하위 분야에서 빅 데이터를 사용하는 방향으로 발전함에 따라 이러한 데이터 검사 및 요약은 우리가 이미 사용하고 결합할 수 있는 방법을 잘 파악하는 데 중요해질 것입니다. 현재 분석 내에서 데이터를 수집했습니다.”

Maryann Martone, Open Data Commons의 편집장:

“(Frontiers) FAIR²는 데이터를 FAIR로 만드는 가장 쉽고 효과적인 방법 중 하나입니다. 모든 PI는 연구실, 공동 작업자 및 과학 커뮤니티 전반에서 데이터를 찾고, 액세스하고, 비교하고, 재사용할 수 있기를 원합니다. 실제 병목 현상은 항상 필요한 시간과 노력이었습니다. (Frontiers) FAIR²는 이러한 장벽을 극적으로 낮추어 대부분의 실험실에서 진정한 FAIR 데이터를 사용할 수 있게 해줍니다.”

Vincent Woon Kok Sin 박사, 조교수, 탄소 중립 및 기후 변화 추력, 홍콩 과학기술대학교(HKUST) Society Hub:

“(Frontiers) FAIR²는 우리의 글로벌 폐기물 데이터세트를 더욱 가시적이고 접근 가능하게 만들어 종종 부족하고 단편적인 데이터로 어려움을 겪는 전 세계 연구자들을 돕습니다. 이를 통해 협업이 확대되고 지속 가능한 폐기물 관리에 대한 통찰력이 가속화되기를 바랍니다.”

Sebastian Steibl 박사, Naturalis Biodiversity Center 및 오클랜드 대학교 박사후 연구원:

“진정한 데이터 접근성은 단지 데이터시트를 저장소에 업로드하는 것 이상입니다. 이는 수년간의 교육 없이도 데이터를 쉽게 보고, 탐색하고, 이해할 수 있게 만드는 것을 의미합니다. AI 챗봇과 대화형 시각적 데이터 탐색 및 요약 도구를 갖춘 (Frontiers) FAIR² 플랫폼을 통해 우리의 생물 다양성 및 환경 데이터를 학자뿐만 아니라 실무자, 정책 입안자, 지역 사회 이니셔티브까지 광범위하게 접근하고 사용할 수 있습니다.”