IGF-1（インシュリン様成長因子-1）による若返り

HEALTH

Systemic signals regulate ageing and rejuvenation of blood stem cell niches

Shane R. Mayack

1

, Jennifer L. Shadrach

1

, Francis S. Kim

1

& Amy J. Wagers

1

多細胞生物の老化は、通常、細胞の置換および修復プロセスの進行性の低下を伴い、非効率的な筋肉修復、骨量の減少、および血液形成の調節不全（造血）を含むいくつかの生理学的欠陥をもたらします。組織に存在する幹細胞の欠陥は明らかにこれらの表現型に寄与していますが、幹細胞の固有の変化または幹細胞を支える微小環境、またはニッチにおける加齢に伴う変化をどの程度反映しているかは不明です。ここでは、補完的なinvivoおよびinvitroを使用します 異時性モデルでは、幹細胞を支持するニッチ細胞の加齢に伴う変化が、造血幹細胞の機能不全を引き起こすことにより、正常な造血を規制緩和することを示しています。さらに、ニッチ細胞の年齢依存性の欠陥は全身的に調節されており、若い循環への曝露によって、または骨髄微小環境における保存された寿命調節因子であるインスリン様成長因子-1の中和によって逆転できることがわかります。一緒に、これらの結果は、加齢に伴う造血低下のシグナル伝達における局所的および全身的要因の新しい重要な役割を示し、老化した動物の血液由来因子が局所的なニッチ細胞を介して作用し、年齢依存性の幹細胞破壊を誘発する新しいモデルを強調しています細胞機能。

 

 

特に人口動態の傾向により、今後20年間で65歳以上の個人の数が倍増すると予測されているため、加齢に伴う病状は、重大かつ増大する世界的なヘルスケアの懸念を表しています1。造血系では、加齢は免疫機能の欠如と、特に骨髄性サブタイプ2の悪性腫瘍の発生率の増加に関連しています。加齢に伴う血液疾患は、老化した骨髄におけるHSPCのかなりの拡大を含む、老化した造血幹細胞と前駆細胞（HSPC）の個別の変化に一部起因すると考えられており、逆説的に、血液再構成能力の低下と移植後の分化能の偏りが組み合わされています2。 5.5。以前の研究は、細胞固有の変化（たとえば、DNA損傷、酸化ストレス、老化に関連するタンパク質の誘導）が、おそらく関連していることを明確に示しています。 HSPCの老化に寄与する2,3,6–8;ただし、他の研究でも、このプロセスにおける非自律信号の役割が示されています。特に、HSPC機能を調節する骨髄内の解剖学的に定義された間質要素または「ニッチ」の能力9–11は、外因性入力の変化も年齢依存性の造血機能障害に著しく寄与する可能性があることを示唆しています。さらに、の同時効果を考えると いくつかの臓器系で老化すると、全身組織調節因子の全体的な変化が老化した動物のHSPC機能をさらに調節し、おそらく組織全体の老化を調整する可能性があります12,13。 ここでは、造血幹細胞（HSC）調節ニッチ細胞の直接分離とin vivoパラバイオティックマウスシステムを使用して、HSPCの老化における局所的な微小環境および全身因子の役割の可能性を調査し、加齢に伴うHSPC表現型を評価します。外因的に。これらの研究は、HSPC調節ニッチ細胞が加齢に伴う変化を受けることを明確に示しています HSPC機能をサポートする能力、およびニッチ活動におけるこれらの加齢に伴う変化は、全身的要因によって逆転する可能性があること。したがって、幹細胞とニッチ細胞の相互作用の全身調節は、老化した組織機能を回復するための有望な新しい手段を提供する可能性があります。

 

 

Conclusions

ここで報告された研究は、組織特異的幹細胞の加齢に伴う機能障害の開始および加齢に依存した幹細胞の欠陥の若返りにおける幹細胞ニッチの新しい役割を示しています。老化した骨芽細胞ニッチ細胞の変化が老化の表現型をHSPCに中継し、ニッチ細胞に対する老化の影響が血液由来の因子によって調節される可能性があることを発見しました。したがって、私たちは若々しい下にいる間 骨芽細胞ニッチ細胞が恒常性幹細胞の維持を促進する条件では、これらのニッチ細胞は老化によって変化し、代わりに（機能不全の）HSCの蓄積を促進します（補足図8）。他の環境入力なしで、老化した骨芽細胞ニッチ細胞だけで、インビトロでHSC蓄積を誘導するのに十分であるため、我々は、 これらのニッチ細胞は、老齢マウスに見られるHSCの頻度、数、機能の変化に直接寄与しています。骨芽細胞ニッチ細胞におけるこれらの年齢特異的変化は、ニッチ細胞自体におけるIGF-1シグナル伝達を変化させることによって部分的に作用するまだ特徴付けられていない循環因子によってシグナル伝達されるようです。全身的に調節されるWntシグナル伝達を伴う皮膚、骨、骨格筋および造血系の関連する病態29,30は、これらの経路の直接的な相互作用または共調節が、いくつかの老化した幹細胞集団の全身調節に関係している可能性があります31。 ここに見られるように、老化した骨芽細胞ニッチ細胞に若々しい機能を回復させるIGF-1中和の特定の効果は、ニッチによる幹細胞の調節を制御するこのよく研究された成長因子の新しい重要な活動を浮き彫りにします。骨芽細胞ニッチ細胞におけるIGF-1のこの役割は、線虫や他のモデル生物での研究と一致しており、IGF-1シグナル伝達の加齢促進効果を強調しています32が、骨格筋での報告とは対照的です。 IGF-1の発現は、老齢動物の再生能力を維持します24。したがって、IGF-1は、老化組織機能複合体および組織特異的方法を調節しているようであり、調節成長ホルモンの生理学的活性における文脈的シグナル伝達の重要性を示しています。治療的に考えると、幹細胞ニッチに対する局所的なIGF-1媒介効果によって造血活性を可逆的に調節する加齢調節循環因子の能力（補足図8）は、循環環境を標的にして維持する新しい戦略を開発するための推進力を提供します老化した血液系の若々しい機能を拡張するためのニッチ細胞と幹細胞の適切な機能。

METHODS SUMMARY

マウス、抗体、フローサイトメトリーおよび骨髄分離。 老化した（18〜22か月齢）C57Bl / 6マウスは、米国国立老化研究所（NIA）、JAX、またはTaconicから入手しました。若い（2ヶ月齢）C57Bl / 6（CD45.12 CD45.21）マウスとコンジェニックB6.SJL（CD45.11 CD45.22）マウスは、JAXまたはTaconicからのものでした。分析前に、マウスを4〜5週間パラバイオシスに参加させました。細胞単離およびフローサイトメトリーの詳細は、関連する参考文献とともに、メソッドに記載されています。 骨芽細胞の単離、短期培養、細胞移植およびIGF-1中和。 骨芽細胞は、酵素消化とFACS9によってパラバイオティックマウスの骨から分離されました。骨芽細胞ニッチ細胞の選別された集団は、FACSで分離されたHSPCとのinvitro共培養によってHSC調節活性についてテストされました。 等時性または異時性パラビオントから単離された骨芽細胞ニッチ細胞への曝露後のHSC頻度および数をフローサイトメトリーによって評価した（詳細は本文および方法を参照）。 HSC機能は、致死的に照射された（950 rad）コンジェニックマウスへの移植後の長期造血再構成によって測定されました。示されている場合、HSPCを添加する前に、若いニッチ細胞または老化したニッチ細胞をIGF-1に対する中和抗体またはアイソタイプコントロール抗体とプレインキュベートしました。 ＩＧＦ－１機能はまた、若いまたは老齢のマウスへの抗ＩＧＦ－１の腹腔内または脛骨内注射によってインビボで試験された。

 

 

IGF-1とは？

東京大学形成外科　吉村浩太郎


IGF-1とは(IGF-1: insulin-like growth factor-1; インシュリン様成長因子-1）
インシュリンに非常に似た構造を持つ増殖因子で、成長ホルモンにより肝臓や他の組織（骨格筋など）で産生されます。成長ホルモン（GH）の作用の多くはIGF-1を介したものです。ただ、脂肪を積極的に代謝する作用や、抗インシュリン作用による耐糖能低下などは、成長ホルモンによる直接の作用であり、IGF-1にはありません。一方、IGF-1はインシュリンと類似した作用を持っています。インシュリンは細胞膜にあるインシュリン受容体に結合し、IGF-1は１型IGF受容体に結合して、細胞内にシグナルを伝達します。糖尿病の患者ではこの２種類の受容体がhybridを形成して、インシュリン抵抗性の一つの原因になりますが、IGF-１はこのhybrid受容体とも強く結合し、その作用を発揮できる優れた点を持っています。
以前はIGF-1とinsulinの比較をした文献が多く見られ、それらを蛋白代謝、糖運搬、グリコーゲンやトリグリセリド合成などの面から比較検討していましたが、近年では、IGF-1の持つ筋合成、筋分化、加齢、筋損傷、筋疾患に対する作用に注目した文献も増えてきました。

骨格筋ではIGF-1には2つのシグナル伝達系があります。
1） PI3K（phosphatidylinositol 3-kinase）cascade
⇒筋芽細胞、筋衛星細胞の増殖
2） MAPK (mitogen-activated protein kinase) cascade
⇒筋環細胞の融合、蛋白合成、糖取り込み、肥大、apoptosis回避
IGF-1には 6種類の結合蛋白が見つかっており、血清中ではIGFBP-3が95%のIGF-1と結合しています。IGFBP-3の発現はGHによって制御されています。

IGF-1の受容体としてはIGF-IR(typeI IGF receptor)が知られており、IGF-1またはIGF-2と結合（insulinの500倍）します。その受容体はα2β2サブユニットからなり、αは細胞外ドメイン、βは膜貫通ドメインです。IGF-2は別の2種の受容体にも結合し、他の役割を果たします。

加齢に対するIGF-1投与
加齢により30歳からGHもIGF-1も落ちていきます。加齢によりIGF-IRの発現は新生児期より若青年までに80%減少し、加齢とともにさらに減少していきます。さらに、蛋白同化機能も落ちていきます。ｍRNAは落ちませんのでターンオーバーの増加とも考えられています。
高齢者では血清IGF-1は最大筋仕事量と相関があり、運動療法で多少IGFの回復がみられる報告があります。
IGF-1が臨床投与された報告では
1) GH欠乏患者：除脂肪体重、筋力、筋蛋白合成の増加あり。
2) 若運動家：GHの増加効果無し。IGF-IRの減少のため?
3) 高齢者：①１８人抵抗運動とともに；効果なし。
　　　②GHRHを１１人に６週間、運動なし；IGF-1上昇、筋力も上昇。
などの報告があります。

筋萎縮状態へのIGF-1投与
以下のような報告があります。
1) 絶食患者：筋異化をもたらす。IGF-1を蛋白、mRNAで減らす。低栄養が長く続くとIGF-1は下がる（ラット、ヒト）。
2) 敗血症患者：TNFα上昇が筋異化をもたらし、IGF-1を下げる（TNFα投与vitroでIGF-1による筋同化を妨げる）。LPS(lipopolysaccharide)endotxinやIL-1も血清IGF-1を下げる(ラット)。
3) 筋廃用性萎縮患者：筋apoptosisをもたらす。IGF-1投与や運動はこれを防ぐ。IGF-1過剰発現マウスでも無重力萎縮は見られた（受容体下流への影響?）。

IGF-1による結果的な筋重量増加が見られた臨床例
1) 熱傷患者(1998)　GHとともに投与。
2) 慢性閉塞性肺疾患(1992)
3) 癌性悪疫質(1992)
4) 重症骨粗しょう症(1999)
5) 腎障害(1999)
などの報告があり、HIVによる体重減少には効果はありませんでした(1996)。

DM（糖尿病）に対するIGF-1投与
DMでは骨格筋でinsulinやIGF-1に抵抗性を出し、老化を早める傾向あります(ラット；ヒトでも少し)。
2つの糖運搬物質があります。GLUT1(膜)とGLUT4(細胞内)です。糖尿病の多くではGLUT1の発現の減少が見られます。さらにTNFαの影響があり、DMの筋ではｍRNA4倍に上昇しています。受容体hybrid：insulinRとIGF-IRのhybridが肥満、DMで増加　insulin抵抗性につながるが、IGF-1はhydridとほぼ同じように結合でき機能します。すなわち、DMの筋wastingにIGF-1は有用性を保つことになります。
IGFはinsulin抵抗性DMに効く；GHを抑えるなどの作用がみられます。

筋疾患に対するIGF-1投与
glucocorticoidやHMGCoA(3-hydroxy-3-methylglutanyl coenzyme A)reductase inhibitorによるものは、IGF-1シグナル(PI3K)を障害している(機序は両者で異なる)。Glucocorticoidは上流でもIGF-1、IGF-2を減少させる(ラット)とともに、肝細胞でIGFBP-1発現を増やし筋への効果を減らします。IGF-1の筋apoptosis抑制効果も抑えます。
1) マウス筋萎縮性疾患では明らかな効果あり。
2) マウス　ステロイドによる筋萎縮に大きな効果。局注でも大きな肥大効果。
3) ヒトの報告はない。
などの報告があります。

副作用
浮腫、関節痛、顎関節痛、頭痛（25-60%）；ベル麻痺、視神経鞘浮腫(4%)
などが見られます。
IGF-1とIGFBP-3の複合投与で副作用軽減した報告があり（DM患者；2000年）、この併用治療は効果も大きいとの報告もあります(絶食マウス)。

局所投与方法（過剰発現）
1) アデノウィルス：高齢ラット、27%筋力増加、筋重量は不変。（1998）
2) リポゾーム：熱傷ラット、速い上皮化、体重増、筋蛋白量増加。(1999)
3) プラスミド：筋特異的プロモーターを使って、、
などの報告があります。

 

老化の研究（やっぱり何も食べないのがいいらしい）

HEALTH

ほぼ60年前、培養で分裂するヒト細胞の限られた能力に関する最初の正式な説明が発表されました71,72。この現象は現在、細胞老化と呼ばれるより一般的な現象の例であることが知られています。老化細胞は、細胞増殖の停止、アポトーシスへの耐性、および複雑な老化に関連する分泌表現型という3つの主要な特徴によって特徴付けられます73。細胞増殖を制限する老化は、主に、テロメラーゼの非存在下で繰り返されるDNA複製に起因する短い機能不全のテロメアによって引き起こされます74。機能不全のテロメアは持続的なDNA損傷応答を引き起こし、それが次に細胞周期の停止75と、老化に関連する分泌表現型76に関連する炎症誘発性因子の発現を誘導します。同様に、老化を誘発する癌遺伝子の少なくともいくつかは、複製ストレスとそれに続くDNA損傷を引き起こすことによってそうします77,78。ただし、他のストレッサーは、エピゲノムの摂動79やミトコンドリアの機能障害80など、DNA損傷応答なしに細胞を老化させる可能性があります。 老化細胞は、複数の種の老化した組織や病気の組織に多く含まれています81。細胞培養研究は、老化細胞が、主に老化関連分泌表現型の細胞非自律的効果を通じて、さまざまな老化表現型および疾患の特徴を刺激できることを示した82。老化細胞を選択的に排除できる2つのトランスジェニックマウスモデルの開発により、老化細胞がinvivoで多くの加齢に伴う表現型および病状に因果関係を持つ可能性があるという考えが確認されました83,84。両方のモデルは、老化細胞が、少なくともマウスにおいて、多数の加齢に伴う病状のドライバーであることを示すために使用されてきました。これらの病状には、アルツハイマー病85およびパーキンソン病86、アテローム性動脈硬化症87、心血管機能障害88（特定の遺伝子毒性化学療法によって引き起こされる心血管障害89を含む）、腫瘍進行88,89、造血および骨格筋幹細胞機能の喪失90、非アルコール性脂肪性肝疾患91、肺が含まれます。線維症92、骨関節炎93および骨粗鬆症94。 これは、マウス導入遺伝子の作用と同様に老化細胞を排除することができ、したがってヒトで使用するために潜在的に翻訳可能である化合物を同定できるかどうかという問題につながる。このアプローチにより、老化細胞除去薬と呼ばれる新しいクラスの薬剤が特定され、急速に拡大しています90,95,96,97,98,99。多くの老化細胞除去薬がマウスやヒトの細胞や組織でテストされており、有望な結果が得られています。ただし、臨床試験は最近開始されたばかりであり、したがって、これらの薬がヒトに対して安全で有効であるかどうかはまだ決定されていません



老化細胞を選択的に死滅させる薬剤候補を同定

https://www.amed.go.jp/news/seika/kenkyu/20200805.html

大阪大学微生物病研究所の原英二教授（兼：大阪大学免疫学フロンティア研究センター）、脇田将裕特任助教らを中心とする研究グループは老化細胞を選択的に死滅させる薬剤候補を見出しました。本研究成果は老化細胞がなぜ、加齢とともに体内に蓄積するのかを明らかにすると同時に、生体にとって有害な老化細胞を体内から除去することでがんを含めた様々な加齢性疾患の発症を遅延させる治療薬の開発へと発展する可能性が期待されるものです。本研究成果は令和2年4月22日付けで英国の科学雑誌『Nature Communications』にオンライン掲載されました。

背景

正常な細胞は発がんの危険性がある修復不可能なDNA損傷が生じると、アポトーシス（注1）を起こして死滅するか、細胞老化（注2）を起こして細胞周期の進行を不可逆的に停止することが知られています。これらの現象は、異常細胞の増殖を防ぐ重要ながん抑制機構として働いていると考えられてきました。しかし、アポトーシスとは異なり、細胞老化を起こした細胞（以下、「老化細胞」と呼ぶ）は生存可能なため、加齢とともに老化細胞が体内に蓄積していくことが分かっています。さらに体内に蓄積した老化細胞は炎症性サイトカインやケモカインなどの炎症性物質を分泌するSASP（注3）と呼ばれる現象を引き起こすことで慢性炎症を惹起し、がんを含めた様々な炎症性疾患の発症を促進することがわかってきました。また、遺伝子改変マウスを用いて老化細胞を死滅させると、がんを含めた加齢性疾患の発症率が著しく低下し、加齢に伴う生体機能の低下もある程度遅延することが報告されるようになってきました。このため、体内に蓄積した老化細胞を選択的に死滅させる薬剤（セノリティックドラッグ）を開発することが出来れば、がんを含めた加齢性疾患の発症を抑え、健康寿命の延伸につながるのではないかと期待されています。






     パマイシン（Rapamycin）またはシロリムス（Sirolimus、国際一般名〔INN〕/JAN）は、微生物Streptomyces hygroscopicus（英語版）によって生産されるマクロライド化合物の一つである[4][5]。移植臓器拒絶の予防のため、リンパ脈管筋腫症の治療のために医学分野で使われている。ヒトにおいて免疫抑制機能を持ち、腎臓移植の拒絶の予防において特に有用である。インターロイキン-2（IL-2）の産生を低下させることによってT細胞およびB細胞の活性化を阻害する。冠動脈ステント（英語版）のコーティング剤としても使われている。

       ラパマイシンは1972年にSuren Sehgalらによって、イースター島の土壌から発見された放線菌Streptomyces hygroscopicusから初めて単離され[6][7]、イースター島のポリネシア語名の「ラパ・ヌイ」のラパと、「菌類から生じた抗生物質」を意味する接尾語のマイシンとを組み合わせてラパマイシンと名付けられた[5]。当初は抗真菌薬として開発されていた。しかしながら、mTOR阻害能（英語版）によって強力な免疫抑制作用と抗増殖作用を示すことが発見され、この目的では使用されなくなった。1999年9月にアメリカ食品医薬品局によって認可された。商品名はラパリムス錠1 mg（ノーベルファーマ）。日本国外ではラパミューン(Rapamune)としてファイザー（以前はワイス）から販売されている。

  がん治療作用

ラパマイシンの抗増殖効果として、PI3K/Akt/mTOR経路の阻害があげられる（mTOR＝哺乳類ラパマイシン標的蛋白質/mammalian target of rapamycin）。また血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の発現を抑制して、血管内皮細胞の増殖や管腔形成を抑えるとされる。最近では、腎移植を行う予定の患者にラパマイシンを投与したところ、カポジ肉腫の進行が抑制されたことが確認されている。また、ドキソルビシンとラパマイシンとを併用したマウスに対する治療では、AKT陽性の悪性リンパ腫が不活性化されたことが示されている。

  パノビノスタットはメイヨー・クリニックによる研究で、ラパマイシンと共に使用することで、相乗効果的に膵癌細胞を不活性化させる事が判明している。研究では、この組み合わせにより、培養された膵癌細胞の内、最大で65%が不活性化されると判明した[10]。なおラパマイシン誘導体にテムシロリムス（Temsirolimus/商品名トーリセル・腎細胞がん治療薬）がある。

  寿命延長作用

    2009年の研究では、ラパマイシンを与えられたマウスは与えられる前に比べて寿命が28-38%伸長し、最大寿命が全体で9-14%伸長した[16][17]。同研究の注意書きによると、実験は生後20ヶ月の成熟したマウス（ヒトに換算すれば60歳前後）で行われた。これは、一般的な延命策と違って、すでに高齢化しているヒトの寿命を伸長させる可能性を示唆している。

スピンは渦数のようなものらしい（スピン運動量）

NEWS 物理（その他）

Transverse spin dynamics in structured electromagnetic guided waves

Peng Shi, Luping Du, Congcong Li,  Anatoly V. Zayats, and Xiaocong Yuan

Significance

マクスウェルの方程式に類似し、電磁誘導波のスピン軌道相互作用を支配する一連のスピン運動量方程式を定式化し、実験的に検証します。マクスウェルのようなスピン運動量方程式は、スピン運動量のロッキング、磁場のカイラルスピンテクスチャ、ベリー位相、および光学的近接場におけるスピン軌道相互作用を明らかにします。観測されたスピン運動量の振る舞いは、音響波、流体波、気体波、重力波などの他の古典的な波に拡張できます。

Abstract

表面状態の振る舞いを支配するトポロジカル特性の現れであるスピン運動量ロッキングは、物性物理学と光学で集中的に研究され、トポロジカル絶縁体と関連する効果、およびそれらのフォトニック対応物が発見されました。スピンに加えて、光波は、軌道角運動量または不均一な強度変化に関連するベクトル場の複雑な構造を持っている可能性があります。ここでは、任意の複雑な電磁誘導モードのスピンと軌道特性の関係を説明する一連のスピン運動量方程式を導き出します。予測されたフォトニックスピンダイナミクスは、4種類の非回折表面構造化波で実験的に検証されています。誘導平面波の1次元均一スピンとは対照的に、構造化誘導モードでは2次元キラルスピンスワールが観察されます。提案されたフレームワークは、スピン光学、トポロジーフォトニクス、計測学、および量子技術において実用的に重要な電磁波のスピン構造とトポロジー特性を設計する機会を開き、スピンダイナミクスの概念を流体、音響、および重力波に拡張するために使用できます。

一方向の表面スピン状態を特徴とするスピン運動量ロッキングは、トポロジカル絶縁体（1）、超伝導体（2）、マグノン（3）、冷原子（4）およびボーズ-アインシュタイン凝縮体（5）で広く研究されています。一方向の表面スピン状態のフォトニックアナロジーは、「外因性」スピン軌道相互作用を操作し、人工フォトニック構造の時間反転対称性を破ることによって、疑似スピンで実証されました（6⇓–8）。一方、マクスウェルの場の理論によって支配される「固有の」スピン軌道相互作用により、光のスピン運動量ロックが報告され、表面波や導波モードなどのエバネッセント場成分を持つモードにリンクされました（ 9⇓–11）。たとえば、絶縁体-金属界面で伝播する表面モードとしての表面プラズモンポラリトン（SPP）（12）は、トポロジカル絶縁体の表面状態の振る舞いに類似したスピン-運動量ロックの特徴を示します（6⇓–8）。光子は整数のスピンと表面を持つボソンであり、導波電磁モードは後方散乱の影響を受けますが（13）、表面ディラックモードのらせん状フェルミオンの振る舞いとは対照的に、それらはトポロジーℤ4不変であり、したがって一方向にスピンを輸送できます（9）。この固有の光学スピン運動量ロッキングは、表面および導波モードのスピン制御一方向励起などの多くの興味深い現象の基礎であり、フォトニック集積回路、偏光操作、計測学、および偏光もつれ状態を生成するための量子技術における潜在的なアプリケーションを提供します（14 ⇓⇓⇓⇓⇓–20）

光学的横スピンは、エバネッセント波の固有のスピン運動量ロック効果において重要な役割を果たします（11）。スピンベクトルが伝搬方向に平行である従来の縦方向の光のスピンとは対照的に、横方向のスピンの方向は伝搬方向に垂直であり、多くの重要な現象とアプリケーションを可能にします（21⇓⇓⇓⇓⇓⇓–28）。光学スピン方向を特定するための経験的手順には、スピン角運動量（SAM）Sを計算し、スピン方向を波数ベクトルkと比較することが含まれます。この経験的な視点は、平面波を含むさまざまな光学構成で光学横スピンを識別する直感的な方法を提供しますが、たとえば、任意の軌道と軌道角運動量を持つ構造化波を考慮する必要がある場合など、より複雑なシナリオに一般化することはできません。軌道エネルギー流密度Poに関連する「局所」波数ベクトルを定義することはできますが、ポインティングベクトル（Ps）のスピン部分も含まれる構造化ベクトル波に関連する光学的横スピンを定量的に説明することはできません。重要（29）。 ここでは、この制限を克服し、スピン運動量ロッキングとスピンダイナミクスの理解を平面エバネッセント波から構造化ガイドモードに関連付けられた2次元（2D）カイラルスピンスワールに拡張し、光学スピン運動量ロッキングを次のように一般化します。任意のガイド付きベクトル場。エネルギーフロー密度（P = Ps + Po）の観点から、マクスウェルの電磁場の方程式に類似した、電磁波のスピンと運動量の動的変換を表す4つの方程式を導き出します。提案されたフレームワークは、4つの構造化表面波の例で実験的に検証され、高周波から紫外線スペクトル範囲までの電磁波のスピンダイナミクスとトポロジー特性を理解および設計する機会と、スピン光学、トポロジーフォトニクス、偏光測定への応用の機会を開きます。 、計測、および量子技術。エネルギーフロー密度はヘルツポテンシャルの電流密度項で表すことができるため（SI付録、セクションVI）、提案された説明では、横スピンのダイナミクスの概念を電磁波から流体波、音響波、重力波に拡張することもできます。 （30⇓–32）。

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[2]ここで、k =ω/ vは媒体中の電磁波の波数です。ベクトル場の回転は現在の渦と見なすことができるので、式（1）は次のようになります。 2は、エバネッセント場の光学スピンが電磁エネルギーの流れ密度の局所的な渦度に関連しており、ソースがないことを示しています（∇・S = 0）。この場合のSAMは、エネルギーフロー密度の横方向の勾配に関連しています。同時に、縦方向の光学スピンは、上記のスピンと運動量の関係を満たしていません。たとえば、単色の円偏光平面波は、波数ベクトルに平行に整列したSAMを持ちますが、空間全体のエネルギーフロー密度が均一であるため、ポインティングベクトルのカールはなくなります。したがって、式（1）のスピン運動量の法則。 2は、エバネッセント波に存在する光学的横スピンのダイナミクスのみを説明しています。また、最近集中的に研究されている表面に沿って配向された光学スピン（面内横断面SAM）に加えて、表面面外に配向されたエバネッセント場の横スピンの別のカテゴリーが存在することも明らかにしています。このSAMは、構造化された誘導波または表面波の面内エネルギー流密度によって誘発されますが、面内横スピンは、界面に垂直なエネルギー流密度の勾配によるものです。横方向のスピンの出現は、偏光の回転、したがって波のすべての場の成分間の位相差を示しています。

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ここで説明する横方向のスピンは、通常「疑似スピン」と呼ばれる従来のトポロジカルフォトニクスの「スピン」とは異なることに注意してください。疑似スピンの場合、スピン運動量のロックは、時間反転対称性を破るために人工フォトニック構造のスピン軌道相互作用を操作することによって実現されます（8）。エバネッセント波の光学的横スピンの場合、一般化されたスピン運動量ロッキングは、マクスウェルの理論によってのみ支配されるスピン軌道相互作用の「固有の」特徴です。構造化波の非ゼロスピンチャーン数（SI付録、セクションIV）は、エネルギー伝搬方向に厳密にロックされた電磁波の自明でないらせん状態の存在を意味します。ただし、これらの状態のトポロジカルℤ2不変量は、マクスウェルの方程式の時間反転対称性のために消滅するため、（後方）散乱に対する保護はありません。エバネッセント波の2つのらせん状態の変換は、散乱からトポロジー的に保護されていませんが、スピン運動量のロックと誘導された一方向の励起と伝播は、マクスウェルの理論の本質的な特徴であり、トポロジー的に重要であり、ℤ4のトポロジー不変量を持っています。

式（1）で記述されるスピン運動量ロック機能を示すために。 2、デカルト座標（コサインビーム）（34）、円筒座標（ベッセルビーム）（35）、放物線座標での波動方程式の解を含む、不均一な空間エネルギー分布を持つエバネッセント場を示す4種類の電磁モードを調査しました。座標（ウェーバービーム）（36）、およびデカルト座標ですが、放物線パス（エアリービーム）（37）を使用します（SI付録、セクションV）。エネルギーフロー密度の空間分布を図2A〜Dに示しますが、ビームの伝搬方向は前方（+ P）または後方（–P）のいずれかになります。破線に沿った対応する断面図を、SAM分布とスピンベクトルの変化とともに、それぞれ反対の伝搬方向を持つビームのE–HとI–Lに示します。 4つの異なるタイプのビームすべてについて、エネルギーが順方向に伝播すると、スピンの向きは「上」状態から「下」状態に徐々に変化します（図2 E–H）。エバネッセント波に存在する固有のスピン運動量ロッキングは、エネルギーフロー密度によって完全に決定されるスピンベクトルスワールの観点からトポロジー保護を保証します。したがって、「下」状態から「上」状態へのスピンの渦巻きの逆転を観察するには、伝播方向を逆転させる必要があります（図2 I–L）。このスピン運動量のロックは、波の強度にのみ影響し、フォトニックスピンベクトルの方向には影響しないオーム損失（12）に悩まされている表面モードでも維持されます。スピンベクトルは、エネルギーフロー密度の最大値で界面に沿った方向を持ち、節点でそれに垂直であることに注意してください。したがって、スピン変動の期間は、トポロジカルソリトン（38⇓⇓⇓–42）と同様の特徴を示すエネルギーフロー密度の2つの隣接するノード間で定義できます。

 

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運動量密度はスピン（ps）と軌道（po）の部分に分けることができるので、p = ps + po、ここでps =∇×S / 2であり、スピンと運動量の関係（式2）に従います。エバネッセント電磁場の横スピンと運動量密度（およびポインティングベクトル）をリンクするマクスウェルのような方程式のセットを定式化できます（表1）。この定式化により、ガイド波のスピン、運動量、およびエネルギーの流れの境界条件と動的特性を包括的かつ直感的に理解できます（SI付録のセクションIII）。たとえば、金属/誘電体界面を横切るSPP波の面外スピンと面内ポインティングベクトルの反転は、ガイドインターフェース。マクスウェルの方程式でE場の変化がH場を誘発するのと同じように、方程式∇×p = 2k2Sは、運動量/エネルギー流密度の空間的変化が横方向のSAMを誘発することを示しています。同様に、方程式∇×S = 2ps = 2（p − po）は、スピンの変化が運動量/エネルギーの流れ密度に寄与し、残りが軌道部分（po）から提供されることを示しています。スピン運動量方程式を統合すると、ヘルムホルツ方程式∇2S+ 4k2S =2∇×poの類似物が得られます。これは、横スピンと軌道部分の運動量密度をリンクする、エバネッセント波におけるスピン軌道相互作用を表します。表1のヘルムホルツ方程式と最後のマクスウェル方程式の両方で、電流Jは外部磁場源です。同様に、対応するスピン運動量方程式では、軌道角運動量を決定するpoがスピンに影響を与えます。ソースフリーで均質な媒体内の電磁波は、ヘルムホルツ方程式を満たすヘルツポテンシャル（Ψ）で記述できるため、ポインティングベクトルはヘルツポテンシャルからP∝（Ψ*∇Ψ-Ψ∇Ψ*）として計算できます。 ）（43）、電磁誘導波のスピンおよび軌道特性は、電場および磁場に関する知識がなくても、スピン-運動量方程式から直接取得できます（SI付録のセクションVI）。

Conclusion

誘導電磁波の横スピンダイナミクスを支配する固有のスピン運動量の法則を示しました。表面平面波の1D均一スピンは、構造化ガイドモードの2Dキラルスピンスワールで進化し、一般化されたフォトニックスピン-運動量ロッキングの兆候を提供することが示されました。一般化されたスピン運動量ロッキングの概念を実証するために、コサインビーム、ベッセルビーム、ウェーバービーム、エアリービームを含む4種類の構造化表面波が理論的および実験的に調査されました。このスピン運動量ロッキングを適用して、マクスウェルの方程式と境界条件に類似した一連のスピン運動量方程式を取得しました。この光学スピンフレームワークは、電磁界に関する事前情報なしで、電磁誘導波のスピン軌道相互作用を評価し、特定の横方向スピン構造を設計するために使用できます。一般化された固有のスピン運動量の特徴は、流体波、表面弾性波、音響波、重力波など、エバネッセント場を持つ他のタイプの波にも現れる可能性があります。この効果は、量子技術やトポロジカルフォトニクス用のスピン光学の開発にとって重要である可能性があります。

ボームさんのパイロット波理論の先端

NEWS 物理（その他）

 

 

逆反応とは？ 以下は、「逆反応とは何ですか?」というタイトルの Rhett Savage からの QUANTUM-D リストへの投稿です。 (1996 年 2 月 19 日) このメッセージは、スタンリー・ジェファーズとジャック・サルファッティが交わした会話の一部であり、私のコメントが随所に散りばめられています...ヘンリー・スタップの論文も議論されています。これは、Sarfatti の投稿「Is Consciousness a Violation of Quantum Mechanics?」のフォローアップです。これは次の場所にあります: http://www.teleport.com/~rhett/quantum-d/posts/sarf_1-25-96.html サルファッティは、ジョセフソン、スタップ、ペンローズなどの人々が、量子の結果にバイアスをかける「意図」などの可能性を可能にする量子理論の変更を提案したと書いていますが、これらの著者はすべて、実際にそこにあるコペンハーゲンの図を使用して操作しています。波動関数の「崩壊」です。ジャックは、波と粒子の両方が常に現実であり、崩壊がないというボーミアンな絵を提唱しています。では、心はどのようにして世界に入るのでしょうか。最初からここにあったに違いない。ジャックは、心と物質の両方が存在する明確な二元論を説明しています... 「Chalmer の考えと一致して、私は波動関数は本質的にクオリアが可能な「精神的」であると仮定します。」 ...そして彼は、ボーム解釈のガイド波を宇宙の精神的側面と同一視することを提案しています。一般的に、粒子は「物質」であり、「心」はパイロット波です。 それは、次のステップを除いては面白くないかもしれません: 宇宙の「精神的」な側面は、自己組織化によって生命と意識にアップグレードできます。これは、物理システムが組織内で独自の非局所性を使用している場合に発生します。この場合、次のようにフィードバック ループが作成されます。システムは、独自のボーミアン パイロット波をセットアップするようにそれ自体を構成します。これは、次に、その物理的構成に直接影響し、構成に影響を与える非ローカル パイロット波に影響を与えます。 . 通常、量子力学ではこの「逆作用」は考慮されません。波は粒子を誘導しますが、粒子の波への逆作用は体系的に計算されていません-もちろん、逆反応は物理的に現実的です: 粒子の動きは、次の計算ラウンドの初期条件を決定します。しかし、そのようなフィードバックを特徴付ける体系的な方法はありません。これが実際に機能する理由の 1 つは、自己組織化していないシステムでは、バックアクションが体系的な効果を発揮しない可能性があることです。 量子接続によるポイント ツー ポイント シグナリングがカードにないという Eberhard の証明にもかかわらず、これは非局所性を利用する興味深い方法です。 (物理システムがそのようなフィードバック ループに基づいて動的安定性を占める場合、超光速信号のない「非ローカル」物理システムになります。) 意識の問題は別として、動的な事実としての「逆作用」の考察は、線形量子理論が基本的に近似であるという疑念を助長する...

 

 

> Jack Sarfatti の最近の投稿 (1996 年 1 月 25 日) の要約「意識は量子力学の違反ですか?」について次のコメントを提供したいと思います。 > > > ボームは、シュレディンガー方程式とオーソドックスな量子力学のボルン確率の解釈が、波動関数という新しい種類の「有機的」または「全体的」非局所的で文脈依存の「量子力」があるという近似に依存していることを示した. 電弱で強い重力に加えて、物質に作用する関数... > > ボームの分析にはそのような近似は含まれていません。 psi=R exp(iS/h) で与えられる実数波から始めて、シュレディンガー方程式は 2 つの方程式に分かれ、そのうちの 1 つは R の二乗の連続方程式です。 もう 1 つは、すべての世界で、ハミルトン-ヤコビ方程式のように見えますが、psi の振幅と距離に依存しない量子ポテンシャル項が含まれています。 分析は正確であり、近似に依存しません。

 

 

 

 

 

 

 

その後の議論で、ジャックは彼の意図を精力的に明らかにした... Sarfatti: 「シュレディンガー方程式は、ソースのない連続方程式を意味します。つまり、バックアクションがないことを意味します。ボームがアイデアを導入した特定の場所を引用できます。バックアクションは、連続の方程式の右辺にあるソース項であり、次の式に依存します。物理システムの実際の軌道。」 ジェファーズ: 「繰り返しますが、シュレディンガー方程式のボームの分析には近似が含まれていません。 正確な分析は、ピーター・ホランドの優れた著書『The Quantum Theory of Motion』の第 3 章の付録 A に示されています。」 Sarfatti:「そうですね、あなたはそれを求めました。まず、Quantum Measurement (Princeton) に関する Wheeler Zurek の著書の Bohm の最初の hv 論文のセクション 9 を見てください。 次に、同じ論文のセクション 4 でボームが「不均一性」をどのように使用しているかを見てください。この用語は、私が言う「バックアクション」と同じです。 第三に、Undivided Universe の p 30 は、「量子場のシュレディンガー方程式には源がなく、場が粒子の状態によって直接影響を受ける可能性のある他の方法もありません.....」と主張しています。 言い換えれば、シュレディンガー方程式は反作用ゼロの仮定に基づいている!スタンリーは完全に間違っており、彼が紳士なら謝罪すべきだ」 とりわけ紳士であることで、スタンリーは (流行後に) 謝りました... ジェファーズ: 「今ではジャックの主張をより明確に理解しています。彼の最初の主張は、ボームが分析で近似を行ったということではなく、シュレディンガー方程式には粒子と波動の相互作用を表す何かが欠けているというものでした...」 サルファッティ：「はい、その通りです」 ジェファーズ: 「...(それでも)実験的証拠によって強く矛盾しているので、この「欠けている」項にゼロを割り当てる説得力のある理由があります。つまり、余分な項があった場合、それは単に定数ではありませんが、は空間と時間の関数である. ボームの psi を代入すると、量子ポテンシャルに現れる追加の項が得られる. しかし、この項がなければ、粒子について計算された軌道のパターンは、二重スリット実験の強度分布を再現する.他の用語を追加すると、実験データとのこの一致が損なわれるため、この「追加」の用語はゼロです。 最初にジャックの立場を誤解していたとしたら、ここでお詫びします」 ジャックの応答: 「新しい用語がないという主張は、非生物にとっては正しいが、生物にとっては正しくない。 生物についての要点は、正統な量子力学の統計的予測に違反するということです。このアイデアは、Brian Josephson によって最初に提案されたもので、Phys Rev A July 1994 p.18 の Henry Stapp のモデルの特徴です。 繰り返しますが、答えは、シュレディンガー方程式は LIVE MATTER ではなく DEAD MATTER に対して機能するということです。バックアクションは、すべての形式の LIFE の本質的な特徴です。 シュレディンガー方程式は、測定間の孤立したシステムに対してのみ機能します (ボーアの図を使用)。したがって、開放散逸構造である生体系集合モードには適用できない。シュレディンガー方程式は、生体内の低レベルの低密度密度行列では問題なく機能しますが、複雑性の高い集合モードでは機能しません。 外部ポンピングは不可欠です - 生きているシステムは継続的に自分自身を測定します。非統一性は生命にとって不可欠です。バックアクションは非ユニタリーメカニズムです。」 Jack Sarfatti の最初の投稿は、Stanley Jeffers の注目を集めたのは、Jack が次のように主張したためだと思います。 「ボームは...正統な量子力学は、波動関数が物質に及ぼす新しい種類の「有機的」または「全体的」非局所的で文脈依存の「量子力」があるという近似に依存していることを示した. それは*面白い表現です*！ジャックは、オーソドックスな解釈の数学を量子ポテンシャル言語に翻訳すれば（スタンリー・ジェファーズが言ったようにボームによって正確に行われた）、ボームがこの「新しい種類の」ポテンシャルの形式的特徴を見出すことができることを示したという意味ではない。 : ソースの動きからのフィードバックを無視するということですか?物理的には、フィードバックが無関係であるとは思わないでしょう。その場合、ボームはオーソドックスな解釈が近似に基づいていることを「示した」と言うかもしれません。 （もし有効であれば、そのような発見はボームの見解の大きな成果です！） バックアクションの提案には価値があると思うことがたくさんありますが、新しい物理学の開発に役立つことが本当に明確に定義されたアイデアであるかどうかはまだ疑問に思っています...

 

私は、Physical Review の Henry Stapp の論文を読み、Jack Sarfatti のアイデアと比較したいと考えました。 Stapp の目的は異なります。この論文、「量子理論の予測に対する経験的違反とされる理論モデル」では、スタップは多くの点で量子力学に似ているモデルについて説明していますが、特定の因果的に異常な現象に対応する能力が異なります。経験的に観察されている)。したがって、彼はある種の「可能性の証明」を与えて、観察者と物理システムの間の特定の種類の非線形および非時間的結合が物理理論に克服できない挑戦をもたらさないことを示しています。 Stapp は、最近の (1989 年) ワインバーグのモデルのバリエーションを導入しました。このモデルでは、正準方程式が一般化され、量子力学に似た理論につながりますが、バイアスされた確率を生成できます。 彼が適応させようとしている異常には、過去に発生し記録されたものの人間が観察したことのない「意図的に」ランダムなイベントに影響を与えることに成功した被験者が含まれます。 これに対処するには、1) 非直線的、2) 非時間的、3) 精神が注入された理論が必要なようです。 Weinberg モデルは #1 を与えます。残りの Stapp は、フォン ノイマン、パウリ、ハイゼンベルクの絵で明示的に作業することによって処理します。波束の縮小は「観察者の精神プロセスと物理的に関連付けられています」。 これは非常に興味深い: ここで採用された量子論の解釈によると、放射性崩壊の生成物の検出の機械的記録は、物理世界を重ね合わせた「チャネル」または「枝」の集まりへの分離を生成します。宇宙の波動関数は、記録された (しかし観察されていない) 結果ごとに 1 つのチャネルの重ね合わせに分割されます. 常識に反して、記録されているが観察されていない数字は、重ね合わされた「ポテンシャ」の状態のままです。ハイゼンベルグ.後で人間の観察者がデバイスを見ると、彼の脳の状態は、さまざまな代替の巨視的可能性に対応するチャネルの重ね合わせに分離します... 最後に、観察の*心理的*イベントが発生すると、状態が観察者の意識的経験によって特定される脳の状態への投影によって、宇宙の状態は減少するでしょう。」 このような写真で、彼のモデルのバイアスにより、スタップは彼の異常の論理的に一貫したモデルを提供することができます.バイアスは意識に基づいて脳で起こり、絡み合いによって世界に到達します. スタップの波動関数の崩壊の描写に心がどのように組み込まれているか、そして彼がこれを非常に明確に利用して、観察者と世界の間の一般化された関係の彼のモデルを構築していることを考えてみてください。心は物理学ですか？ ボームの理論は、波動関数の減少モデルが有用と思われる状況をどのように処理しますか?たとえば、ペンローズとハメロフは最近、細胞骨格微小管のネットワークとその構成要素のネットワーク間の「自己還元」について、意識の根底にある基本的なプロセスとして議論しました. 一般的に、なぜボーミアンの考え方に心の居場所を求める必要があり、どのようにすればよいのでしょうか?たとえば、ボーム解釈はこの点で古典力学とどう違うのですか? スタンリー・ジェファーズはジャック・サルファッティに、彼の自称二元論はボーアの思想よりもボーアの思想との共通点が多いと語った。ジャックは反対し、ボームは 2 種類の実体を持つ二元論者であると主張した。物質粒子と誘導波。 スタンリーは、ジャックが「二元論」という用語を誤用していると答えた。 ジェファーズ: ボームが目的の波動関数と物質粒子の両方が現実世界にあると主張するように、二元論はどこにある? ボームからの引用 (p106, Dialogues with Scientists and Sages by Renee Weber, Routledge, Kegan and Paul, 1986) 「特に西洋では、精神と身体はかなり異なっているが、何らかの関連性があると一般的に受け入れられてきたが、それらの関係の理論は十分に発展していない.私は、それらは実際には分離されていないことを示唆している.は、現実ではなく、思考の中でのみ分離可能なものの形式と内容のような2つの側面です。」 ここに二元論はありません。 とにかく、脳と心の物理学に関する技術的な問題は残っています... レット

 

Beyond Bohm-Vigier Quantum Mechanics

Jack Sarfatti

 

ポスト量子力学は正統な量子力学の拡張であり、進化生物学においてスチュアート・カウフマンが「自発的な自己組織化」と呼んでいるものを説明しています。ボームは、オーソドックスな量子力学のパイロット波/ビーブル モデルを使用して、量子ポテンシャルがその構成空間でビーブルを導く厳格な (mod ユニタリ時間発展) フィットネス ランドスケープを提供することを示しました。したがって、量子ポテンシャルは「脆弱」であり、非局所通信は不可能です (つまり、エバハルトの定理)。ポスト量子力学がこれを変える。量子ポテンシャルは、ハッブル流の優先座標におけるそのビーブルの位置に直接瞬時に依存するようになりました。これにより、現在は堅牢なポスト量子ポテンシャルと非ローカル通信を可能にするその可能性との間に自発的な自己組織化フィードバック制御ループが提供されます。ポスト量子レジームは、私たちの体細胞の微小管内の制御電子の場合と同様に、環境デコヒーレンス率が十分に低下した場合に、現実の構造に固有のものです。ポスト量子ポテンシャルは、意識の新しい物理学を与える感覚的なフィールドです。実用的なワープドライブを実現するためのポスト量子重力理論の可能性についても議論されている.

らせん結晶構造を持つ磁石のひねりの数を制御

NEWS 物理（その他）

らせん結晶構造を持つ磁石のひねりの数を制御・検出に成功
―電子デバイスのメモリー密度の飛躍的な向上が期待―

https://www.osakafu-u.ac.jp/press-release/pr20151217/

研究成果のポイント

  1. 現在使われている電子デバイスでは、「2進法」に基づいた情報処理を行っている。

  2. らせん状の結晶構造を持つ磁石でひねりの数を自在に変化させることで、１つの磁石に多数の情報を埋め込むことに成功した。

  3. 巨大な情報処理能力を持つ磁気メモリーや磁気センサーなどへの応用が期待される。

研究概要

JST戦略的創造研究推進事業において、大阪府立大学 工学研究科の戸川 欣彦 准教授らは、キラル（対掌性）な磁石単結晶［解説1］において、数十から数百もの多段階のらせんのひねり構造が現れ、それらを電気的に検出できることを発見しました。

従来の磁気メモリーや磁気センサーなどの磁石を用いた電子デバイス［解説2］では、磁石の向きを利用して“0”と“1”の「2進法」に基づき電気的に情報処理を行っています。本研究では、キラルな結晶構造をもつ新しい磁石で、磁場の強さを変更すると、らせん構造のひねりの数を段階的に1つずつ変えることができ、一つの磁石に多数の磁気情報を埋め込むことに成功しました。さらに、らせん構造がほぐれる様子を、電気信号の変化として検出することに成功し、これまでにない多進数情報を制御できる磁石を実現しました。このような「多進法」による情報処理が可能となれば、磁気メモリーや磁気センサーなどの電子デバイスの情報処理量やメモリー密度が大幅に向上する可能性があります。

本研究成果は、2015年12月17日（米国東部時間）にアメリカ物理学会誌「Physical Review B （Rapid Communications）」のオンライン速報版で公開されました。

論文タイトル：Magnetic Soliton Confinement and Discretization Effects Arising from Macroscopic Coherence in a Chiral Spin Soliton Lattice（キラルスピン磁気ソリトン格子の巨視的コヒーレンスにより発現する磁気ソリトン閉じ込めおよび離散化効果）

 

用語解説

    解説1　キラルな磁石単結晶

“キラリティ（対掌性）”を持つ磁性単結晶のこと。キラル結晶軸が単数の六方晶CrNb3S6やCsCuCl3、三方晶YbNi3Al9、また、複数本のキラル結晶軸をもつ立方晶MiSiやFe1-xCoxSiなどが知られている。

    解説2　磁石を用いた電子デバイス

磁気テープやハードディスクドライブ（HDD）などの磁気メモリー、磁気ヘッドなどの磁気センサー、フィルターなどの磁気電子デバイスなどが知られている。最近では、電子が有する2つの特性（電荷とスピン）の両方を活用するスピンエレクトロニクス研究が注目を集めている。不揮発性などの優れた特性を持つ磁気電子デバイスへの期待は大きく、論理回路用の高速大容量メモリーや論理回路の研究開発が進められている。

お問い合わせ

公立大学法人大阪府立大学　大学院工学研究科　電子物理工学分野

 

 

 

 

 

 

 

New Twist in Chiral Magnets


Catherine Pappas

Delft University of Technology, Faculty of Applied Sciences, Mekelweg 15, 2629 JB Delft, The Netherlands



磁気モーメントのねじれを伴う新しい状態が初めて観測され、情報技術における新しいアプリケーションが開かれる可能性があります。

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Y. Togawa et al. [1]


左巻きのらせん状に回転します (上)。 外部磁場が適用されると (下)、キラル磁気ソリトン格子が現れます。


キラル磁石には魅力的な特性があり、将来のデータ ストレージやその他の情報技術アプリケーションの重要な要素になる可能性があります。 これらの磁石の内部磁場は通常、らせん状または渦巻き状ですが、キラル磁石 Cr1/3NbS2 を使用した新しい実験


、キラル磁気ソリトン格子と呼ばれる、これまで見たことのないタイプの磁気ねじれを発見しました。 日本の大阪府立大学の戸川義彦と彼の同僚は、Physical Review Letters に報告しているが、外部磁場でこの格子の形状を制御できることを示した [1]。 この機能は、将来のスピントロニクス デバイスに新しい種類の制御スイッチを提供する可能性があります。




キラリティーは、素粒子物理学から分子化学に至るまで、自然界によく見られます。これは、左手が右手の反対側の鏡であるという点で最もよく知られている反射非対称性によって特徴付けられます。固体中の原子の構造にこの種の性質が現れると、不対電子の磁気モーメントが相対論的スピン軌道相互作用 Dzyaloshinskii-Moriya (DM) を通じてどのように組織化されるかに影響します。これらの反対称相互作用は、次の形をしています。 、ここで D は DM 結合の強さであり、S→i と S→j は異なる電子のスピンです。対称構造では、これらの相互作用は相殺されますが、キラル格子では相殺されません。 DM相互作用は、磁気モーメントのねじれのような配置を支持しますが、すべての磁気モーメントを同じ方向に揃えようとする強磁性交換と競合する必要があります。その結果、格子定数よりもはるかに長い数十ナノメートルの巻き周期を持つらせん状の磁気配列が得られます。したがって、キラル特性は格子の対称性に依存しますが、構造の詳細とは無関係に、より大きなナノスケール、さらにはメゾスコピック レベルで理解および操作することができます。


キラル磁石、特に原型のキラル磁石であるマンガンシリサイド (MnSi) は、そのエキサイティングな特性により、ここ数年にわたって関心を集めてきました。将来的には、それらはいつかキラル液晶と同様の機能性に達する可能性があります。この推測は、キラル磁石と液晶の間のいくつかの強い類似点に基づいています。両方の材料はらせん構造を持ち、ソリトンと呼ばれる非常に安定した励起を含んでいます。ソリトンは、粒子のように振る舞う非線形励起であり、海洋全体を伝わる津波に代表されるように、伝播するときにその形状とエネルギーを維持します。キラル磁石では、ソリトンはスキルミオンと呼ばれる 1 次元のキンクまたは 2 次元の渦の形をとります。これらのソリトン励起は、温度と磁場によって安定化されます [2]。それらは非常に堅牢で、電流によって操作され [3] 、または凝縮して、MnSi やその他の関連システムに見られるスキルミオンの格子などの規則的な格子を形成することさえできます [4]。


MnSi は立方性でほぼ等方性ですが、六方晶系の Cr1/3NbS2 では状況が大きく異なります。 127 K 未満では、Cr1/3NbS2 は左巻きのヘリ磁石の形をとり、その磁気モーメントは 48 ナノメートルのピッチで格子の主軸の周りに渦巻きます。らせん軸に平行または垂直に磁場を印加することが可能です。したがって、MnSi などの対称性の高い立方体キラル磁石には存在しない追加の「制御スイッチ」を提供します。 Togawa とその共同研究者は、Cr1/3NbS2 の薄いスラブのらせん軸に垂直な磁場を適用することにより、このスイッチを利用しています。 .彼らは、電子回折とローレンツ顕微鏡を使用して、磁気モーメントが完全なスパイラルを完了するのにかかる距離の増加を観察しました。基本的に、らせんは伸びますが、それはモーメントが外部磁場と整列している場所だけです (図 1 を参照)。これらの「ねじれ」は、キラル磁気ソリトン格子を定義します。研究チームは、磁場の強さを変えることで、この格子の形状を調整できることを発見しました。


理論は、キラル磁気ソリトン格子が存在し、それらがさまざまな興味深い機能を示すと予想していました。 Togawa et al. の研究は、この新しい物質の状態を初めて直接観察したものです。 これらの先駆的な実験は、格子対称性と印加磁場を適切に使用することにより、そのような構造を生成して調整できることを示しています。 これにより、ナノ磁気とスピントロニクスのアプリケーションに新しい展望が開かれます。 著者が指摘しているように、これらのキラル磁気的特徴は、スピントロニクスデバイスの電流キャリアである巡回電子スピンの調整可能な有効ポテンシャルとして機能します。 ソリトンキンクの高い安定性、堅牢性、調整可能性、およびスキルミオンのような類似のテクスチャにより、ナノスケールでの魅力的な機能への扉が開かれます。 それらは、巨視的なナノスケールの磁気構造と未来の 3 次元メモリの構成要素である可能性があります [5]。

戸川 欣彦　准教授

 

アインシュタイン・カルタン・エバンス理論の反重力

UFO-FreeEnergy

 

  Systems for producing gravity-neutral regions between magnetic fields, in accordance with ece-theory

Inventor
  Charles W. Kellum

 

 

Abstract

概要 局所的な反重力領域を作成するための方法とシステムが定義されています。 反重力領域は、2 つの逆回転磁場の間に作成されます。 磁場源は、永久磁石、磁化された材料、または両方の組み合わせである可能性があります。 誘導された反重力領域の物質は、明らかに宇宙空間などの無重力環境のように振る舞います。 反重力領域で行われるプロセスは、効率が向上します。 反重力効果は、逆回転する磁気源の電磁場が時空のねじれと共鳴することによって生成されます。 この共鳴により電磁場のポテンシャルが増幅され、重力とは逆方向の電場の効果を最大化します。 この反重力効果は、新しい ECE (アインシュタイン・カルタン・エバンス) の物理学理論に準拠しています。 ECE 理論は、重力と電磁気学が両方とも時空の湾曲の現れとして定義されることを示しています。

 

 

 

 

Description

 

1. BACKGROUND OF THE INVENTION

Field of the Invention

[0001]

This invention relates to systems for generating an anti-gravity region between magnetic fields. This application is a continuation-in-part of;

METHODS & SYSTEMS FOR GENERATING A GRAVITY-NEUTRAL REGION BETWEEN TWO COUNTER-ROTATING MAGNETIC SOURCES, IN ACCORDANCE WITH ECE-THEORY by Charles Kellum

the entire teachings of which are contained herein by reference.

[0003]

電磁力は、反重力効果を生成するように作成、構成、および調整されます。

[0004]

このような反重力効果は、時空の曲率の変化によって引き起こされます。 重力は時空の曲率です。 電磁気学は、時空の回転 (またはねじれ) です。 これらの力の相互作用を適切に増幅することで、反重力効果を生み出すことができます。 明らかに、磁気源は磁化された物質と見なすことができます。 それらの相互作用は、時空の曲率を誘発するために使用され、反重力効果を生み出します。 このプロセスは、発電から車両の推進力まで、幅広い用途に使用できます。 本発明の主な用途は、アインシュタイン・カルタン・エバンス(ECE)理論の原理の実証である。 ECE 理論の原理には、力間の相互作用による反重力が含まれます。

1.1 Introduction

[0005]

電磁放射は、私たちが現象を認識して測定するための基礎です。 私たちの人間の経験と観察はすべて、電磁放射に依存しています。 実験や現象を観察すると、電磁放射が乱れます。 私たちの観察と測定は、結果として生じる電磁場の摂動を感知します。 この認識は、宇宙の基本的な認識から、空間、時間、現実の概念に至るまで、広範囲に及ぶ影響を及ぼします。

[0006]

開始点として、特殊相対性理論は、光の速度 (c) は、私たちの時空連続体で達成可能な最大速度であると仮定しています。 アインシュタインの独創的な理論のこの結果のより正確な記述は、c が私たちの時空で観測可能な最大速度 (つまり、観測可能な最大速度) であるということです。 これは、c (電磁放射の自然伝播速度) が観測の基礎だからです。 速度 ≧c で移動する現象は、電磁放射を使用して通常は観察できません。 トランスライトまたは超ライトの速度で移動するオブジェクト/物質は、それぞれ歪んで見えるか、観察できなくなります。 以下のセクションでは、これらの要因に関する簡単な分析的議論を行います。 これは、このドキュメントで利用されている 2 つの主要な原則の最初のものです。

[0007]

第 2 の原理は、電磁気学と重力はどちらも時空の曲率の表現であるということです。 分析の観点から言えば、電磁気学と重力はそれぞれ、重力リッチテンソルの反対称的部分と対称的部分です。 電磁場と重力場の両方がリーマン曲率テンソルから得られるため、両方の場を時空の曲率の現れ/表現として見ることができます。 この原則はいくつかの作品で証明されており、その一部は以下のセクション1.1.1にリストされています。

1.1.1 Applicable Documents

[1] “Gravitation and Cosmology” Principles & Applications of the General Theory of Relativity By: Steven Weinberg, MIT John Wiley & Sons, Inc, 1972

[2] “Gravitation” By: C. Misner, K. Thorne, J. Wheeler W. H. Freeman & Co., 1973

[3] “Why There is Nothing Rather Than Something” (A Theory of the Cosmological Constant) By: Sidney Coleman Harvard University, 1988

[4] “Superstring Theory” Vols. 1 & 2 By: M. Green, J. Schwarz, E. Witten Cambridge University Press, 1987

[5] “Chronology Protection Conjecture” By: Steven W. Hawking University of Cambridge, UK 1992

[6] “The Enigmatic Photon” Vol. 1: The Field B(3) Vol. 2: Non-Abelion Electrodynamics Vol. 3: Theory & Practice of the B(3) Field By: M. Evans, J. Vigier Kluwer Academic Publishers, 1994-1996

[7] “The B(3) Field as a Link Between Gravitation & Electromagnetism in the Vacuum” By: M. Evans York University, Canada 1996

[8] “String Theory Dynamics in Various Dimensions” By: Edward Witten Institute for Adv. Study; Princeton, N.J. 1995

[9] “Can the Universe Create Itself?” By: J. Richard Gott III, Li-Xin Li Princeton University, 1998

[10] “Concepts and Ramifications of a Gauge Interpretation of Relativity” By: C. Kellum; The Galactican Group, USA AIAS posting; April 2008

[11] “Physical Theory of the Levitron” By; H. Eckardt, C. Kellum AIAS posting; 17 Sep. '10

[12] “The Levitron™: A Counter-Gravitation Device for ECE-Theory Demonstration” Revision 1 By: Charles W. Kellum The Galactican Group July 2010

[13] “Generally Covariant Unified Field Theory” By; M. W. Evans Abramis, Suffolk, (2005 onwards)

[14] “The Spinning and Curving of Spacetime; The Electromagnetic & Gravitational Field in the Evans Unified Field Theory” By; M. W. Evans AIAS 2005

[15] “Spacetime and Geometry; An Introduction to General Relativity” By; Sean M. Carroll Addison Wesley, 2004 ISBN 0-8053-8732-3

[16] “Spin Connected Resonances in Gravitational General Relativity” By; M. W. Evans Aeta. Phys. Pol. B, vol. 38, No. 6, June 2007 AIAS (UFT posting [64])

[17] “Spin Connected Resonance in Counter-Gravitation” By; H. Eckardt, M. W. Evans AIAS (UFT posting [68])

[18] “Devices for Space-Time Resonance Based on ECE-Theory” By; H. Eckardt AIAS posting 2008

[19] “ECE Engineering Model, version 2.4, 18 May '09” By; H. Eckardt AIAS posting 2009

[20] “The Resonant Coulomb Law of ECE-Theory” By; M. W. Evans, H. Eckardt AIAS (UFT posting [63])

[21] “Theoretical Discussions of the Inverse Faraday Effect, Raman Scattering, and Related Phenomena” By; P. Pershan, J. van der Ziel, L. Malmstrom (Harvard Univ.) Physical Review vol. 143, No. 2, March 1965

[22] “Description of the Faraday Effect and Inverse Faraday Effect in Terms of the ECE Spin Field” By; M. W. Evans AIAS (UFT posting [81]) 2007

[23] “Curvature-Based Vehicular Propulsion”; (Rev. 2) By; Charles Kellum The Galactican Group; USA (WP06) May 2011

[24] “Anti-Gravity Device Demonstration Video” (Crossfield-Device (CFD) Working Model) By: C. W. Kellum; W. Stewart The Galactican Group, USA 13 May 2010

[25] “Electric Power Generation from Spacetime Background Potential Energy”; (Rev. 2) By; Charles Kellum The Galactican Group; USA (WP07) May 2011

1.1.2 Overview

[0033]

上に引用した (および関連する) 研究は、私たちの時空連続体の起源、ダイナミクス、および構造に関する基本的な問題も提起しています。 私たちの宇宙は、いくつかのパラメーターで動的に見えます。 この文書で得られた結果は、前述のいくつかの基本的な問題に少し光を当てるかもしれないことが示唆されています。 このドキュメントの残りの部分では、太字のタイプがベクトル量を示していることに注意してください。 例 (v はベクトル量 {(v) 上の右矢印} を意味します)。

[0034]

ここでの目的は、推進力の新しい方法とシステムを説明/提示することです。 この方法は、局所的な時空湾曲を誘発することにより、電磁気学と重力の等価性を利用することに基づいています。 誘導された曲率により、測地線が生じます。 「推進段階」には、測地線に沿った「落下」が含まれます。 測地線の基本的な定義は (重力物理学の文脈で)、[2] から: - 直線で一様にパラメータ化された曲線で、途中の各ローカル ローレンツ座標系 (曲線の点の座標系) で測定されます。 (「曲線」はパラメータ化された一連の点です) —一般的な定義として、測地線は自由落下軌道であり、2 点間の最短経路であり、これらの点は距離空間上にあります。

[0037]

このプロセスは「ジオデシック フォール」と呼ばれます。 「測地線落下ベクトル」は、図 US20120105181A1-20120503-P00001 として示されます。 . 「測地線落下」プロセスでは、適切な電磁場を生成して、局所的な時空の曲率を誘導し、結果として得られる測地線曲線に沿って落下させる必要があります。 「測地線落下」下のビークル/粒子は、誘導された曲率の度合いに応じた速度で測地線曲線に沿って移動します。 理論上、達成可能な最大速度は曲率によって決まります。 達成可能な最大速度は、通常/非摂動時空で c (光速) によって制限されません。 「ジオデシック落下」プロセスでは、速度に対する主な制約は、誘導された曲率の程度と車両の構造によるものです。

1.2 Basic Concepts

[0038]

超軽量および超軽量の速度は、長い間サイエンス フィクション コミュニティの領域でした。 近年、真面目な宇宙論者や理論家がこの分野を調査しています。 以下は、特殊相対性理論の一般的な見方です。 1 つは、時空の地域構造から始まります。

1.2.1 Regions of Spacetime

[0039]

「ビッグバン」は局所的な現象であり、他の「ビッグバン」タイプの現象イベントは私たちの遠く離れた場所で観察できる可能性があることが示唆されています (たとえば、[9] で、いくつかのストリング理論家など)。既知の宇宙。さらに、「ビッグバン理論」の理論的問題の多く (主なものは因果関係) は、時空の地域構造を考慮することで解決できます。地域の規模にもよりますが、「ビッグバン」イベントは局所的な現象と見なすことができます。 この文書の下では、時空の任意の領域が調べられ、運動方程式 (その領域の一般化されたパラメータに基づく) が導き出され、特殊相対性理論の一般化された見解が展開されます。 時空の地域的な見方は、いくつかの分析上の利点といくつかの影響を提供することができます。この作品では、既知の時空を宇宙の「領域」とみなすことができます。この枠組みの下では、天体物理学者や宇宙学者が遭遇する特定の現象は、私たちの時空領域の境界条件によって説明される可能性があります。ブラック ホールと、c の可能な分散は、そのような現象の例です。

[0041]

さらに、「ビッグバン」が局所的な現象であるとすれば、この現実は宇宙が常に存在していたことを示唆しています。 M 理論の側面と相まって、宇宙の地域構造は、特定の起源なしに宇宙を考えることを不合理ではありません。このコンテキストでの起源の定義を熟考するからです。 宇宙は常に存在している可能性があります。 さらに、観測されたバックグラウンド放射線は、地域間のエネルギー交換として説明できる可能性があります。

1.2.2 Velocity

[0042]

測地線落下を使用して速度の制約を調べるには Figure US20120105181A1-20120503-P00001 、特殊相対性理論の一般化されたビューを導き出すことから始めると便利です。 時空の任意の領域 λ を調べる。 これはおそらく、私たちの地域/サブ宇宙/存在のブレーンである可能性があります。 この領域の一般化されたパラメータも使用されます。 この一般化されたパラメーター Φ を、この領域の最大自然速度 (つまり、伝播のエネルギー速度) として定義します。 次に、領域 λ のパラメーター Φλ に基づいて、特殊相対性理論の概念を導き出すことができます。

[0043]

このドキュメントの目的のために (および他の命名規則を風下に持つことを試みるために)、一般化された派生 [10] は、ライト ゲージ理論 (LGT) と呼ばれます。 このコンテキストでは、「ゲージ」は測定の基準または観察の基準として定義されます。 さらに、光速 c は、速度 (ベクトル) c も表します。 したがって、このドキュメントでは表記を簡単にするために、速度と光速の両方を c で表します。

[0044]

このドキュメントのコンテキストでは、「近隣」という用語は、議論中の点、粒子、またはビークルを取り囲む (およびそれらを含む) 時空間の直接的なボリュームとして理解されるべきです。

1.2.2.1 The Light Gauge

[0045]

Given:

時空の領域 λ で距離 x 離れた 2 人の観測者。 観測者 A の位置で、時刻 t (x1, x2, x3, t) にイベントが発生します。 位置 (x'1, x'2. x'3, t') の観察者 B も、A の位置で発生するイベントを観察します。 させてください： —vλ は、領域 λ における信号の最大伝搬速度を定義します。 —vλ>c、vλ>cλ これは、c が必ずしも普遍的でなく、cλ が時空間領域 λ で信号が伝搬できる最大速度ではないという逆の仮定です。 2 つの視点/議論が考慮されます。

[0049]

1. 時空間領域での最大信号速度には制限がない (つまり、∞)

[0050]

2. 時空間領域の最大信号速度は、その時空間領域のいくつかの Φ を超えることはできません (例えば、時空間領域 λ の場合は Φλ)。 Φλ≠cλ は、一般的なケースと見なすことができます。

Argument 1;

[0051]

この第 1 の視点は、瞬間的な同期と、さまざまなイベントの観察可能な同時性を意味します。 瞬間伝播は矛盾語です。 それは、観察可能な (または分析的な) 分析に従っていません。

Argument 2;

[0052]

この 2 番目の視点は、時空間領域のローレンツ変換を導き出すことを含みます。 次に、異なる時空間領域の観測者の領域間変換を定義します。領域は、時空の一般的なリーマン多様体上の部分多様体です。

1.2.2.1.1 Modified Lorentz Transformation

[0053]

このドキュメントの残りの部分では、時空のリーマン多様体上の部分多様体として定義可能な時空領域のセットを検討します。 一般相対性理論は、物理的空間 (つまり、私たちの時空領域) を多様体として説明しています。

[0054]

時空間領域/(部分多様体) λ において、速度 v で互いに相対移動する 2 人の観測者を考える。表記を簡単にするために、1 人の観測者は、プライムされていない座標系 (xi, ti) にいる。 もう 1 つの観測者は、プライムされた座標系 (x'i, t'i) にいます。 1 つは、(特殊相対性理論のように) 各基準座標系の原点で x=0、t=0 であると「仮定」します。

[0055]

Let:

 

x′=αx+v(βv·x+κt)

 

t′=ζv·x+ηt

[0056]

α、β、κ、ζ、η は前相対論的方程式 x'=x+vt および t'=t から成り立ちます。したがって、v<Φλ の場合、α、κ、η は 1 に近似し、β、ζ は 0 に近似します。 cλ は、時空領域 λ における光の速度として定義されます。 cλ<Φλとする。 (相対性理論によると) 光の速度が一定であると仮定すると、cλ=c<cλ が成り立ちます。

[0057]

プライミングされた座標系がプライミングされていない座標系で速度 v を持ち、プライミングされていない座標系がプライミングされた座標系で速度 v を持っている場合、次のようになります。

 

If x′=0, then x=−vt and if x=0, then x′=vt′

0 =  - α   vt + v  ( β   v · vt + κ   t ) =  - α   vt + κ   vt - β   v 2 · vt 2

α=§−βv 2

 

t′=ζv·x+ηt

 

t′=−ζv·vt+ηt

 

ηt=ζv2t, (where η=ζ for proper values of v2)

これで、時空の λ 領域で可能な最大信号速度 (Φλ) について議論することができます。 この最大値は、時空の λ 領域で普遍的であると仮定します。 つまり、(Φλ) は、観測者の座標系に関係なく、時空の λ 領域で到達可能な最大信号速度です。

Note;

1. ここで、時空の λ 領域は (一般的な時空) リーマン多様体上の部分多様体として定義されます。 2. Φλ は時空間領域 λ の曲率の関数であると仮定します。

1.2.2.1.1.1 Length Contraction

[0060]

 

x′ 2 −x′ 1=(x 2 −x 1)/(1−β2)1/2

thus, an object measures shorter in coordinate system ξ′, when observed from coordinate system ξ, if ξ′ is in motion relative to ξ.

1.2.2.1.1.2 Time Dilation

[0061]

 

t 2 −t 1=(t′ 2 −t′ 1)/(1−β2)1/2

1.2.2.1.2 Conclusions

[0062]

By the above transformations, where β=v/Φλ, a particle moving at velocity v≧Φλ drives the transformation equations to infinity. Thus, in any given spacetime region λ, v≧Φλ implies the particle is not observable in region λ, when measured by signals propagating (in region λ) at velocities vλ<Φλ.

1.2.3 Φλ and Curvature

[0063]

Einstein intuitively chose c (the natural speed of electromagnetic wave propagation in our spacetime region) to be the Φλ of his derivations. This was apparently an intuitive choice, since the speed of light is the highest “natural velocity” observed in our spacetime region. One can state that c is a special case of the general case Φλ. Also, for the generalized case, Φλ can be greater than c.

[0064]

For this work, the “natural speed” is defined as the velocity of propagation of electromagnetic energy along a geodesic. Since a geodesic curve is the result of spacetime curvature, the “natural speed” is arguably dependent on the curvature of spacetime. Thus, given a regional structure of spacetime, the curvature θλ of region λ determines Φλ. Then

 

θλ =>c λ(θλ) is a function of curvature.

This implies that the “generalized natural speed” is dependant on the curvature. For any spacetime region i, Φi(θi); where θi is the curvature of region i.

1.3 Spacetime Regions

Some Possible Ramifications

[0065]

If (as a brief aside) one examines a regional structure of spacetime, several factors might follow.

[0066]

The regions of spacetime, if dynamic (in size and/or other properties), could account for several phenomena (both observed and predicted). Considering the curvature parameter, if one examines regional curvature, as the regions become smaller;

Let:

Wi=volume of the ith region of spacetime

λ i =  curvature   of   the   i th   region   of   spacetime =  f  ( W i ′  … )

∂λi /∂W i =∂f(W i′ . . . )dq i /∂W i,

where qi is a generalized coordinate

Then:

limit   f Wi → 0  ( W i ′  … ) = limit   λ i Wi → 0 ≈

Where K is an approximation of curvature/gravity in a quantum framework?

It is interesting to note that, where Wi approaches the Planck-Scale, neither Relativity nor Quantum Theory accurately predicts the behavior of matter.

[0072]

一般相対性理論によれば、すべての空間は多様体です。 したがって、領域は時空の部分多様体と見なすことができます。 時空の領域は点の集合です。 領域の曲率 (つまり、時空の特定の領域の曲率) を、領域を定義する点のセット上の「関係または操作」と見なす場合、曲率の操作には、推移性、同一性 (つまり、フラット/ゼロ曲率)、および 上記領域の点の逆数 (つまり、負の曲率)。 リージョンはグループと呼ばれます。 この領域は多様体なので、リー群でもあります。 一般化すると、時空を一連の嘘グループと見なすことができます。

[0073]

特異点 (ブラック ホールなど) を含む領域は、M 理論の軌道体ベースの引数を使用して分析できます。これは、地域の境界条件の分析にも役立つ可能性があります。時空の「地域構造」とは、特定の地域が他の地域のセットに囲まれていることを意味します。したがって、明らかに、特定の領域の境界条件は、そのサブ境界と境界領域/接続領域のセットのメンバーとの合計になります。オービットフォールドに基づくアプローチは、このような境界条件や、地域の特異点 (ブラック ホールなど) の分析に役立つ可能性があります。ここでの主な提案は、領域サイズが与えられた場合、ミクロ領域とマクロ領域のどちらを考慮しても、同じ分析方法が適用される可能性があるということです。概念的には、マクロ領域は M 理論の「ブレーン」構造を使用して説明できます。微小領域は、量子挙動/曲率の特性を説明するために使用できます。領域サイズが「理論上」ゼロに近づくと、領域サイズはプランクスケールに遭遇します。プランクスケール未満では、現在の知識では行動の正確な予測ができません。

[0074]

したがって、曲率/重力 (地域構造の下) の説明は、微小領域が考慮される場合、重力を含む量子フレームワークを組み込む方法を提供する可能性があります。

1.4 Summary

[0075]

このセクション1の大まかな議論は、本発明の概念的背景を確立する。 この背景セクションの 2 番目の目的は、重力を量子フレームワークに組み込むという問題に対する可能なアプローチを提案することです。 いくつかの追加の考慮事項が役立つ場合があります。 それらは次のとおりです。

(1) ローカル座標系 (つまり、参照フレーム) での「観察者の視点」に関して、光子の振る舞いが記述されます。 時空が領域で構成されている場合、ブラック ホールの周りの領域には、独自の優先基準系があります。

(2) ポスチュレート: 時空の領域は異なる特性を持っている可能性があります。 したがって、彼らは、ローカル参照フレーム (つまり、座標系) を優先している可能性があります。 その場合、特定の領域は、その曲率 (およびサイズ) に応じて、相対性理論または量子理論に対応する可能性があります。 これは、重力/(時空間曲率) の量子理論の基礎を形成する可能性があります。 このドキュメントの残りの部分では、時空間領域、その曲率、ねじれ、および測地線落下などの結果として生じるアプリケーションに焦点を当てます 図 US20120105181A1-20120503-P00001 、私たちの時空の領域で。

2. SUMMARY OF INVENTION

[0078]

本発明は、反重力装置である。それは、宇宙論の新しい ECE 理論に基づいています。 ECE (Einstein-Cartan-Evans)-Theory [13-15] は、2003 年に Myron W. Evans 教授によって開発された、一般に共変的な統一場理論です。時空の湾曲の現れ。より具体的には、電磁気学は時空のねじれであり、重力は時空の湾曲です。ねじれはスピンと見なすことができるので、時空には曲率とスピンの両方があると結論付けることができます。時空の回転/ねじれは、アインシュタインの相対性理論では無視されていました。アインシュタインはまた、 c c (意的に (そして誤って) c (光速) を超えることはできないと仮定しました。 ECE 理論は、時空のバックグラウンド ポテンシャル間の結合が、適切な電気的および/または機械的デバイスによって確立できることも示しています。この結合は、デバイスが時空間のバックグラウンド ポテンシャル エネルギーと共鳴するため、そのようなデバイスのポテンシャル (ボルト単位) の増幅として現れます。この現象は、スピン接続共鳴 (SCR) と呼ばれます [16, 17]。 [18] では、そのようなデバイスに関するいくつかの工学原理について説明しています。本発明は、[18] で議論されている工学概念のいくつかを使用するデバイスです。本発明の１つの目的は、ＳＣＲおよびＥＣＥ理論の他の原理を実証することである。基本的に、ECE 理論は、アインシュタインの幾何学的アプローチと、時空の性質と構造を記述するカルタン幾何学の組み合わせです。カルタン幾何学 [15] は、アインシュタインが相対性理論で使用したリーマン幾何学にねじれを追加します。 ECE 理論によれば、電磁気学は時空のねじれとして表現できます。 ECE 理論方程式の基本セットは、重力と電磁気学の両方を説明します。

2.1 Basic Concepts

[0079]

一般に、時空の重力場 (つまり、時空の特定の時点) に対抗するには、時空の位置エネルギー (Φ) を増加させる必要があります。 ECE 理論を使用して、時空のバックグラウンド ポテンシャル エネルギー (つまり、スカラー ポテンシャル Φ) が考慮されます。 時空の背景位置エネルギーΦ

[0080]

従来、重力ポテンシャルエネルギーは重力と関係がありました。 物体の重力位置エネルギー (K) は次のとおりです。

 

K=mgh

Where;→

m=mass of object

g=gravitational acceleration

h=altitude above earth

地球からのオブジェクトの高度が低下すると、K は減少します。 地球からのオブジェクトの高度が上がると、K は増加します。

[0085]

ECE 理論から、重力と電磁気学は両方とも時空の曲率の表現である (重力は時空の曲率であり、電磁気学は時空のねじれ/ねじれである) ことを考慮すると、K≡Φ は時空の曲率に関連していると見なすことができます。したがって、重力ポテンシャル エネルギー (時空の任意の時点) は、その時点でオブジェクトが経験するポテンシャル エネルギーと見なすことができます。任意の時点での時空の曲率 (つまり、重力場) は、オブジェクト (その時点) が経験する測地線経路と速度を決定します。曲率が時空間のある点で誘発された場合、その点のオブジェクトは、誘発された曲率の度合いに応じた速度で、結果として生じる測地線に沿って落下する可能性があります。この誘導された測地線の落下ベクトルは、自然の測地線の落下ベクトルとは異なります (たとえば、地球の領域での通常の重力)。地球の領域では、オブジェクトの高度を上げると重力に逆らい (つまり、時空間の湾曲を引き起こします)、オブジェクトのポテンシャル エネルギーが増加します。したがって、Φ を大きくすることで、反重力効果を誘発することができます。

[0086]

ECE 理論は、時空のバックグラウンド ポテンシャル エネルギー (Φ) 間の結合は、適切な電気的および/または機械的デバイスで確立できることを示しています [16, 17]。 この結合により、Φ が大幅に増加する可能性があります (そのようなデバイスの近くで)。 したがって、重力はそのデバイスの近傍で打ち消されます。 以下では、ECE 理論のフィールド方程式を使用して、この結合がどのように機能するかを (解析的に) 示します。

Spin-Connection Resonance (SCR)

[0087]

ECE 理論は、適切に設計された電気および/または機械装置が Φ と共鳴できることを示しています。 ECE フィールド方程式を使用して、時空のバックグラウンド ポテンシャル エネルギー (Φ) と結合するのに適したデバイスの設計と実装のためのエンジニアリング フレームワークを定義することができます (つまり、SCR の達成)。 エンジニアリング フレームワーク (SCR 対応デバイス テクノロジの場合)

[0088]

From the form of a general resonance equation (i.e. differential equation) for generalized item qi(x), where f(x) is the driving function, we have:

 

∂2 q i(x)/∂x 2+ζ1 ∂q i(x)/∂x+ζ 2 q i(x)=f(x)

From the ECE-Theory field equations (where boldface denotes a vector quantity, ∇ is the gradient vector), the following relations are used;

 

E=−∂A/∂t−∇Φ−ω 0 A+Φω

 

B=∇×A−ω×A

where;

→ { A = vector   potential   of   spacetime φ = scalar   “ “ ω 0 = “  spin   connection ω = vector   “ “

Considering the electrical case, from [18] we let A=0, which gives the following:

 

E=−∇Φ+Φω

Using Coulomb Law (∇·E=ρ/∈0), we have:

∇ · E =  ρ ɛ 0 =  ∇ · ( - ∇ φ + φω ) =  - ∇ · ∇ φ + ω · ∇ φ + φ  ∇ · ω =  - ∇ 2  φ + ω · ( ∇ φ ) + ( ∇ · ω )  φ

Multiplying by (−1), we have;

= ∇ 2  φ - ω · ( ∇ φ ) - ( ∇ · ω )  φ  = ρ ɛ 0

The ECE Coulomb Law thus gives the expression:

 

∇2Φ−ω·(∇Φ)−(∇·ω)Φ=−ρ/∈0

これがスカラーポテンシャルΦの共鳴方程式です。 共鳴周波数は (∇・ω) であり、スピン接続の発散 [18] です。 したがって、スピン接続共振 (SCR) という用語が使用されます。 Φ が時空間スカラー ポテンシャルである場合、SCR では、Φ を最大化する必要があります。 この効果は、最大化されたポテンシャル場 Φ で時空湾曲を誘発することです。 誘導された曲率の程度、および結果として得られる測地線経路は、駆動関数 (-ρ/ε0) によって決定されます。 誘導された曲率と結果として得られる測地線パスは、自然な曲率と測地線パスとは異なります。 したがって、自然重力に逆らいます。 基本的には、時空間重力ポテンシャルエネルギーΦを増加（例えば最大化）することで、反重力効果が発生します。

Driving Function Principles for SCR Capable Devices & Systems

[0091]

[18] および観察から、Φ と結合するためのデバイス ファミリへの工学的アプローチが提案されています。 方程式からの共振周波数が与えられます。 (7) は (∇・ω) であり、ω は磁場の回転ベクトルであるので、回転磁場に基づくデバイスを考えることは合理的です。 回転磁場 (または 2 つの逆回転磁場 [18]) を使用して、共鳴 (この場合は SCR) を達成できます。 SCR では、回転磁界の近傍で Φ が増幅されます。 重力に対抗し、電気エネルギーを利用できます ([18]。このドキュメントの残りの焦点は、逆回転磁場に基づいた逆重力デバイスです。このようなデバイスは、クロスフィールド デバイスと呼ばれます。

2.2 Spin Connection Resonance (SCR) Effects

[0092]

ECE 理論は、電磁場と重力場の相互作用を可能にします。 ECE 理論などの一般に共変する統一場理論では、このような相互作用が可能です。 このフィールドの相互作用は [17] で定義されています。 ECE 理論の重要性は、相互作用する 2 つの荷電質量を考慮することによって説明されます。 電荷間には静電相互作用があり、質量間には重力相互作用があります。 実験室規模では、静電相互作用は重力相互作用よりも桁違いに大きい。 したがって、重力相互作用は実験室規模で測定されていません。 ECE 理論では、静電界と重力場の間の相互作用は、[17] で与えられている (ECE 理論の) 均一電流によって制御できます。 ECE 理論の同次方程式 (テンソル形式) は次のとおりです。

 

∂μ F μv =j v/∈0

Where;

F→electromagnetic field tensor

j→homogeneous current density

μv→spacetime indices

∈0→vacuum permeability

[19] で与えられます。 [17] に示されているように、与えられた初期駆動電圧に対して、電磁場と重力場の相互作用の影響は (ニュートン力に対する電磁場の影響と同様に) 方向に大幅に増幅されます。 重力場の反対。 [17] に示されているように、不均一電流は共変クーロンの法則から導出されます。 相互作用の位置エネルギーが時空の背景の位置エネルギーと共鳴するとき、SCR が達成されます。 SCR では、相互作用項のポテンシャルの増幅が重力と反対方向に発生します。 これにより、逆重力効果が生まれます。

2.2.1 Power Generation with SCR

[0098]

このホワイト ペーパーで紹介されているクロスフィールド技術の応用は、時空のバックグラウンド ポテンシャル エネルギーを電気デバイスやシステムに電力を供給することによる発電です。 時空のバックグラウンド ポテンシャル エネルギーからの電気エネルギー (ボルト単位) の移動は、ECE 理論の原理を使用してこのバックグラウンド ポテンシャル エネルギーを利用することによって達成されます。 [18] では、(SCR が達成されると) スピン接続が 2 つの逆回転磁場間の領域で発散 (つまり、∇·ω≠0) することが示されています。 これは、図３および４に示されている。 [18] の 13 および 14。 この分岐は、電気エネルギー/電圧源として機能します。 [18] にも示されているように、分岐点に誘電体を挿入すると、結果として生じる電圧が電気負荷に電力を供給するために転送されます。 したがって、図１０は、 [18] の 13 は、一般的な電源構成 (つまり、クロスフィールド ジェネレーター) です。

2.3 Generic Principles

2.3.1 Basic Physical Laws

Under ECE-Theory

[0099]

ECE 理論の下でのクーロンの法則を考えると、[19] から次のようになります。

 

∇·E=ρ/∈ 0

Where: E=−∂A/∂t−∇Φ−ω0A+wΦ

 

∇·(−∂A/∂t−∇Φ−ω 0 A+ωΦ)=ρ/∈0

球面座標では、[17] の共鳴方程式 14.32 があります。

 

d 2 Φ/dr 2+(1/r−ω int)dΦ/dr−(1/r 2+ωint /r)Φ=−ρ/∈0

どこ; ωint→相互作用スピン接続 標準模型のポアソン方程式 {∇2Φ=−ρ/ε0} を考慮し、ECE 理論のベクトルスピン接続 ω を導入すると、次のようになります。

 

∇·(−∇Φ+ωΦ)=−ρ/∈0  The ECE Poisson equation

 

∇2Φ−ω·∇Φ−(∇·ω)Φ=−ρ/∈0  9.6 of [20]

この方程式、[20] の 9.6 には共鳴解があります。 ECE 理論と [15] から、重力場が時空を湾曲させることが示されています。 電磁場が時空を曲げることも示されていますが、それは時空を回転させることによるものです。

2.3.1.1 Magnetic Levitation (Mag-Lev)

[0102]

重力と電磁気学の等価性は、参考文献 [6] と [7] で確立されています。 磁気浮上 (mag-lev) のプロセスは ([11]-[12]) で説明されています。 この磁気浮上プロセス、ここで;

 

MB=>strength of base magnet

 

ML=>strength of levitation magnet

(通常、リニアモーターカーなどの車両に取り付けられます) は、このドキュメントで説明されている反重力プロセスに相当します。 ベース (MB) と車両 (ML) の間の力は、磁気浮上アプリケーションではヒーブフォース h と呼ばれます。 ヒーブ フォースは重力を局所的に中和します。 これは時空の湾曲の現れであり、次のものがあります。

 

h=h(M B,ML)

Let: Figure US20120105181A1-20120503-P00001

=Figure US20120105181A1-20120503-P00001

(MB、ML) 測地線に沿った速度であること 図の運動方程式の基本セットを導出する前に US20120105181A1-20120503-P00001 、発明を要約すると便利です。 一般的な磁気浮上アプリケーションでは、ML と MB の磁場の相互作用から生じる反重力領域 (ML と MB の間) で物質を浮上させるために、基本磁石 MB と lev 磁石 ML の両方が使用されます。

[0105]

ヒーブフォース h は、図 US20120105181A1-20120503-P00001 の式を導出するために使用されます。 (MB、ML)。

2.3.1.1.1 Equations of Motion

[0106]

Ricci Tensor (ML と MB の観点から) は、ML と MB から生じる磁気浮上効果のヒーブ フォース/誘導曲率を定義できます。 ドキュメント [10] から (ベクトルがランク 1 のテンソルであることに注意)、次の式があります。

 

h=μ 0 I 2β/2πz=F h

where:

β=coil length

I=current

μ =a magnetic constant

 

F h=μ0 I 2 f(D/φ) is the heave force description

どこ： D＝磁石寸法（電束密度） φ=MB（ベース）とML（lev- vehicle）の分離

 

F g =qE+(qv×B) is the EM/gravity description for (Δq) at velocity v.

 

F h ≡F g, μ0 I 2 f(D/φ)=qE+(qv×μH)

where:

H=B/μ

qE+(qv×pH) is the Lorentz Force law

Again from document [10], F is defined as follows;

 

F=M L M B /r 2 (r は磁石 M L と M B 間の距離) F と Rμv が両方とも時空の曲率の表現である場合、次のようになります。 M L 我<0xA2><0x9E><0x9E>想 M B 我<0xA2><0xA2><0xA2> 邦<0x88><0xE2> <0xE2><0x9D><0x9D> <0x9D><0xEF> / t / r 2 = 生<0xA2><0xA2><0x9E> h h v = 生<0xA2><0x9E> 図 US20120105181A1-20120503-P00001 の式で ML と MB の観点から、「運動方程式」のセットを定義することができます。

Definitions:

[0117]

図 US20120105181A1-20120503-P00001 - 車両の (ML および MB によって誘導される曲率) 測地線経路速度

[0118]

増収図 US20120105181A1-20120503-P00001 dt - 位置 (誘導された曲率に沿った) 測地線パス

[0119]

d図 US20120105181A1-20120503-P00001 /dt - 加速度 (誘導された曲率に沿った) 測地線パス ML と MB によって誘導される曲率は、ML と MB によって誘導されるヒーブ フォース h (つまり、磁気浮上効果) に相当します。 これは、測地線落下の単純な一連の運動方程式を定義します。

2.3.1.1.1.1 Equations-of-Motion Conclusions

[0120]

重力と電磁気学はそれぞれ、比例係数内の Ricci Tensor の対称部分と反対称部分です。 重力と電磁気学は、どちらも時空の曲率の表現です。 したがって、磁気浮上式鉄道のヒーブ フォースは時空の曲率の表現でもあり、h と図 US20120105181A1-20120503-P00001 同等であると言えます。

[0121]

明らかに、より厳密な導出は、完全に包括的な運動方程式のセットにつながる可能性があります。 これらの運動方程式は、誘導された時空の曲率に基づいた推進システムの基礎となる可能性があります。 上記の派生およびそれに付随する多くの派生は、上記から理解されることが期待され、派生または派生の精神および範囲から逸脱することなく、派生の厳密さと詳細にさまざまな変更を加えることができることは明らかです。 上記の導出は、その一例にすぎません。

2.3.1.1.2 Example Propulsion System

Geodesic-Fall

[0122]

重力は時空の湾曲の現れです。 重力と電磁気学の等価性 (つまり、重力と電磁気学はそれぞれ Ricci Tensor の対称部分と反対称部分です) のため、電磁気学は時空の曲率の現れでもあります。 このように、電磁気学の「適切な使用」によって、時空間の湾曲を誘発することができます。 Mag-lev テクノロジーはその一例です。 本明細書における「適切な使用」という用語は、電磁力の特定の構成が所望の時空の曲率を生成/誘発できることを意味する。

[0123]

[2] では、測地線は、その途中の各ローカル「ローレンツ フレーム」で測定される、均一に「パラメータ化された」曲線として定義されています。 測地線が「時空」の場合、それは自由落下する物体/粒子の世界線の可能性があります。

[0124]

[2] で述べられているように、自由落下は中立の運動状態です。 自由落下する物体の時空を通る経路は、その物体の構造や組成とは無関係です。 自由落下する物体の経路/軌道は、「パラメータ化された」一連の点 (つまり、曲線) です。 一般化座標 qi は、各点のラベル付け/パラメータ化に使用されます。 一般に、qt は時間を指します。 したがって、各ポイント (つまり、パラメーター化されたポイント) は「イベント」です。 イベントのセット (つまり、順序付けられたイベントのセット) は、自由落下する物体の曲線/軌道です。 曲がった時空では、これらの軌道は可能な限り「真っ直ぐ」な曲線であり、「測地線」と呼ばれます。 パラメータ qt (時間を定義する) は、「アフィンパラメータ」と呼ばれます。

[0125]

測地線に沿った「イベント」(ε0) におけるローレンツ座標系は、座標系であり、

 

gμv(∈0)≡ημv

and gμv≈ημv in the neighborhood of ∈0,

where:

μ ⇒ translation   coordinate v ⇒ rotation   coordinate η μ   v ⇒ Minkowski   Tensor ⇒ { 1 ⇒ μ = v = 1 , 2 , 3 - 1 ⇒ μ = v = 0 0 ⇒ μ ≠ v   g μ   v ⇒ metric   tensor

[0127]

2 つのポイント/イベント間の関係は、空間的または時間的です。 2 つのイベント ∈i, ∈j 間の時空間隔は次のように与えられます。

 

dτ 2 =dt 2 i−(1/c 2)d∈ i 2 =dt 2 j−(1/c 2)d∈ j 2

 

dσ 2 =d∈ 2 j −c 2 dt i 2 =d∈ 2 j −c 2 dt j 2

dt と d|ε|/c の相対的な大きさに応じて、dτ または dσ は実数値になります。 dτ が実数の場合、間隔は時空に似ています。 dσ が実数の場合、間隔は空間的です。曲率の​​程度は、測地線に沿ったポイント/イベント間の関係を決定することができ、そのような曲率から生じます。したがって、曲率は測地線を定義します。与えられた時空の曲率により、一連の測地線が生成されます。適切に制御された粒子 (またはビークル) は、指定された測地線に沿って「落下」する可能性があります。測地線に沿った車両運動の場合、「適切な制御」は、車両によってホストされる電磁ソースの「相対構成制御」として定義されます。 「動的」構成制御は、誘導された時空の曲率に起因する測地線に沿った落下運動における車両制御およびナビゲーションの手段として機能する可能性があります。このような動きは、測地線落下と呼ばれます 図 US20120105181A1-20120503-P00001 . LEVITRON デバイスの水平方向の不安定性は、制御されていない例です。 .車両に適切に取り付けられた磁気源は、反重力領域によって誘導された測地線に沿って車両を移動 (つまり、落下) させる可能性があります。このプロセスは、トップの角運動量が安定性に必要な最小値を下回ると、レビトロンのトップがそのベースから離れて落ちるときに観察できます [11, 23]。

[0128]

geodesic-fall の特性は、時空間の曲率の程度によって決まります。 測地線に沿った粒子/車両の動き (曲がった時空における) は、その測地線を可能にする曲率の程度に依存します。 速度ベクトル 図 US20120105181A1-20120503-P00001 (誘導された時空の曲率の下で) 誘導された曲率の「次数」に依存します。 したがって、図 US20120105181A1-20120503-P00001 c (通常/私たちの時空での光の速度) によって制限されていません。 速度ベクトル 図 US20120105181A1-20120503-P00001 時空の曲率を誘発するソースの大きさと構成によってのみ制約されます。

[0129]

Geodesic-Fall には磁力によって車両を移動させることが含まれるという誤った結論に達しないようにすることが重要です。 Geodesic-Fall の概念は、誘導された時空の曲率に起因する二次的な効果です。

2.3.1.1.3 Levitron-Like Device Dynamics

[0130]

ECE-Theory はレビトロンを簡単に説明します。 したがって、Levitron は ECE-Theory のデモンストレーション デバイスと見なすことができます。 Levitron は、反重力効果を実現するために逆回転磁場を採用しています。 これは、[18] で定義されたデバイスのクラスに分類されます。 レビトロンを概念的な基礎として使用すると、焦点はレビトロンのようなデバイスであり、[12] で説明されています。 Levitron は、クロスフィールド装置技術の初歩的なサブクラスとしてここに示されています。

2.3.1.1.3.1 A Note on Counter-Rotation

[0131]

レビトロンの場合、M1 は上部に取り付けられ、M2 は下部に取り付けられていることにもう一度注意してください。 デバイスの動作は、トップがベース上で安定して浮揚するためにスピンする必要があることを示しています。 より正確には、M1 はスピンする必要があります。

Let:

[0132]

v M1 ,v M2→逆回転の磁石の回転速度(v M1 +v M2)→v r 相対速度。 vM2=0 の場合、レビトロンの場合です。 浮揚の場合、vr は正でなければなりません。 したがって、レビトロンのトップは回転しなければならないと主張する人もいる. ただし、スピンに必要なのはM1。

[0133]

ファラデー ディスク ジェネレーター [24] の説明は、このセクションの説明と類似していることに注意してください。 ファラデーディスク (単極) ジェネレーターの説明には、ECE-Theory が組み込まれています。 それはECE-Theoryによって完全に説明されています。

2.3.1.1.3.2 The Spin/Rotation Requirement

[0134]

レビトロンの場合、スピン接続共鳴 (SCR) を実現するには、時空ねじれと結合するスピン コンポーネントが必要です。 このスピン成分は、SCR と安定性を維持するために、ある β を超える必要があります。 上記の議論から、より正確に言えば;

 

vr≧β→stability of top above the base

 

vr<β→instability of top, causing it to fall

レビトロンの vM1 スピン/回転成分が β 未満の場合、トップは、レビトロンのリング磁石 (M1) と磁気ベース (M2) の相互作用によって引き起こされる反重力状態によって引き起こされる測地線に沿って離れます。 この要素は、[23] の推進システムの概念として活用されています。

2.3.1.1.3.2.1 Quantitative Analysis Using ECE-Theory

[0135]

ECE ポアソン方程式から始めます。

 

∇·(−∇Φ+ωΦ)=−ρ/∈0

 

∇2Φ−ω·∇Φ−(∇·ω)Φ=−ρ/∈0  9.6 of [20]

[25] のセクション 4.3 から、次のことがわかります。

 

(∇μ1(t)·B 1(r)+∇μ2(t)·B 2(r))=Φλ

[6] から、次の共鳴方程式が得られます。

 

d 2 Φ/dr 2+(1/r−ω int)dΦ/dr−(1/r 2+ωint /r)Φ=−ρ/∈0  14.32 of [17]

どこ; ωint→相互作用スピン接続 クーロンの法則 ∇·E=ρ/∈0 から、E=−∇Φ も成り立ちます。 Φλ を使用すると、次のようになります。

 

∇2Φλ=ρ/ε0 (Φλは駆動関数) 駆動関数 Φλ は、誘導曲率 F(μi, Bi) の程度を決定します。 ましょう;

 

(∇μ1(t)·B 1(r)+∇μ2(t)·B 2(r))=Φλ  (1) ∇(μ1(t)·B 1(r))+∇(μ2(t)·B 2(r))=M 1(r)+M 2(r)=

 

dΦ λ /dr=dM 1 /dr+dM 2 /dr  (2)

 

d 2Φλ /dr 2 =d 2 M 1 /dr 2 +d 2 M 2 /dr 2  (3)

substituting in 14.32 of [17], one has the following;

 

−ρ/∈0=(d 2 M 1 /dr 2 +d 2 M 2 /dr 2)+(1/r−ω int)(dM 1 /dr+dM 2 /dr)−(1/r 2−ωint /r)(M 1(r)+M 2(r))  (4)

 

−ρ/∈0 =d 2 M 1 /dr 2 +d 2 M 2 /dr 2 +dM 1 /rdr−ω int dM 1 /dr+dM 2 /rdr−ω int dM 2 /dr−M 1 /r 2 −M 1ωint /r−M 2 /r 2−ωint M 2 /r  (5)

[25] のセクション 4.1 から、車両の測地線落下経路速度 H について導出された式を使用します。

M 1  M 2 / r 2 ≈ =  T μ   v = H 

We then have the following;

M 1 ≈ - r 2    T μ   v / M 2  M 1  r ≈ - r    T μ   v / 2   M 2  2  M 1  r 2 ≈ -  T μ   v / 2   M 2 }  代わりに 自分の意図を私たちのように 勝手<0xA2> ( 5 ) いくつかの代数的単純化の後、次のものがあります。

 

d 2 M 2 /dr 2+(1/r−ω int)dM 2 /dr+ω int KT μv(r+2)/2M 2−(M 2 +rM 2ωint)/r 2=−ρ/∈0 d 2 M 2 /dr 2+(1/r−ω int)dM 2 /dr−(1+rω int)M 2 /r 2=−ρ/∈0+Constant  (6)

式(6)はM2における共鳴方程式 M1 における共鳴方程式の式も同様の方法で導出できます。 ECE ポアソン方程式を考慮します。

 

∇2Φ−ω·∇Φ−(∇·ω)Φ=−ρ/∈0

おそらく、SCR は M1、M2、または Φ に対して達成できます。 SCR を介して Φ を増幅するには、M1 と M2 の逆回転が必要です。 これは逆重力効果を提供し、したがって、逆重力が維持される場合、磁石 (M1) が回転しなければならない理由です。 これは、ECE 理論の直接的な結果です。

2.3.1.1.4 Generalized (Alternative Counter-Rotation) Case

[0138]

ここでは、特別な Levitron ケースを取り上げ、汎用 CFD に一般化します。 一般的なケースの場合、M1 は上部 (s) に取り付けられ、M2 はベースに取り付けられます。 この概念の一般化は、M1 と M2 の磁気ソースの間で回転するオブジェクト (たとえば、コマ) です。 オブジェクトが磁化されている場合 (つまり、M3)、M3 が M1 に対して回転し、M3 が M2 に対して同時に回転します。 このようにして、Ｍ３とＭ１、およびＭ３とＭ２の逆回転が実現される。 これにより、オブジェクトが浮揚します。 分析的には、上記のセクション 2.3.1.1.3.1 から。

 

vM1,vM2→rotational velocities of the magnetic sources

 

vM3→rotational velocity of the object

vM1=vM2=0 かつ vM3>0 の場合、(逆回転する) M3 と M1 の間、および (逆回転する) M3 と M2 の間に反重力部分領域が生成され、物体が浮揚します。 これが本発明の基本的な初期構成である。

2.3.1.1.4.1 Control of Object Dynamics

[0139]

クロスフィールドデバイス [23, 25] の高度なアプリケーションには、たとえば、浮揚されたオブジェクトのダイナミクスを制御する手段が必要になる可能性があります。 浮遊物が何らかのタイプの乗り物である場合。 反重力サブ領域は、空力揚力が航空機のダイナミクスを制御するために使用されるのと同じ「概念的」な方法で、浮揚されたオブジェクトのダイナミクスを制御します。 例として; M3 と M2 の間のサブ領域の強度は、浮揚の程度を制御するために使用できます。

2.4 Invention Structure & Configuration

[0140]

本発明の基本構造は、スタンドに取り付けられた２つの逆回転する磁気ソースであり、所定のスペースによって磁気ソースを分離し、逆重力領域が前記スペースに誘導される。 この構造の基本的な構成を図２に示す。 4. この誘起された反重力領域内の物質は浮揚する、つまり宇宙空間などの無重力環境で物質として振る舞う。 本発明の他の構成は、図１０および１１に示される。 これらのアプリケーション (通常は大型のアプリケーション) では、誘導された反重力領域内の物質が磁気源のスタンドとして機能します。 より正確には、磁気源は浮遊物質に取り付けられています。

2.4.1 The Magnetic Sources

[0141]

本発明の磁気源は永久磁石である必要はないことに注意することが重要である。 磁気源は、電磁石から電磁アレイ、IFE (逆ファラデー効果) [21、22] 誘導型磁気源にまで及びます。

2.4.2 Operational Considerations

[0142]

本発明の構造を考慮すると、接線空間内のM1およびM2磁気源によるトルク力の式は、図US20120105181A1-20120503-P00002

,

 

Figure US20120105181A1-20120503-P00003

=μ1(t)×B 1(r), Figure US20120105181A1-20120503-P00004

=μ2(t)×B 2(r)

図 US20120105181A1-20120503-P00002 への接空間を定義する基底ベクトル em1、em2 が与えられた場合

where; Figure US20120105181A1-20120503-P00002

→“bubble”, an arbitrary base manifold

 

e′m1=Figure US20120105181A1-20120503-P00005

m1 m2em2

M1 の座標系は M2 の座標系に対して回転します

 

eikqm1=Figure US20120105181A1-20120503-P00005

m1 m2qm2

from ECE-Theory

 

Am1 m2=A0 Figure US20120105181A1-20120503-P00005

m1 m2

図 US20120105181A1-20120503-P00002 の反重力効果の解釈 、力場として (図 US20120105181A1-20120503-P00003 の座標系によって特徴付けられる) Figure US20120105181A1-20120503-P00004 に対して回転 )、および別の力場 (図 US20120105181A1-20120503-P00004 の座標系によって特徴付けられる) Figure US20120105181A1-20120503-P00003 に対して回転 )。 磁気源 M1 と M2 が逆回転している場合、これらの力は加算されます。 これは、M1 と M2 の磁気ソースの逆回転に関する大雑把な (しかし、より基本的な) 議論です。

2.4.3 Ramifications of Video Demonstration

[0144]

[12, 17, 18, 24] で定義されたプロセスにより、スピニングトップ M3 と固定磁場 M1 および M2 の間の逆回転によって SCR 条件が確立されました。 ポテンシャルエネルギーΦが増幅された [eq. [17] の 14.32。 こまの上下に反重力領域が設定されました。 これにより、[24] に示すように、磁化された上部が浮揚します。 天板の回転 (スピン ベクトル) が平衡値を下回ると、天板は逆回転磁場 M1、M2、および M3 によって誘導された測地線経路に沿って離れます。 このフォールアウェイは、測地線落下/曲率ドライブ推進システムの概念の概念的基礎です。

[0145]

デモンストレーション ビデオ [24] は、簡単に入手できる市販のコンポーネントを使用して行われたことに注意することが重要です。 デモンストレーションは、非実験室環境のデスクトップで行われました。 これらの要因は、コンセプトの妥当性と強さ、およびデモンストレーションの再現性をさらに証明しています。

2.5 Conclusions

[0146]

このアプリケーションでは、アインシュタインの相対性理論とカルタン幾何学の基礎を理解する必要がある ECE 理論に精通していない、または理解できない人にとっては異質に見えるいくつかの概念が提示されています。 ただし、このドキュメントでの議論は、「有能な」物理学の学部生なら誰でも理解できるものでなければなりません。 この出願の第 1 節および第 2 節には、本発明に関連する基本的な科学的概念の紹介が含まれています。 ECE 理論の初歩的な紹介も提供されます。 例として、セクション 1.2.2.1 のライト ゲージ理論は、特殊相対性理論の一般化された派生であり、光速 (c) が達成可能な最大速度であるというアインシュタインの仮定が削除されています。 ライト ゲージ理論を、科学的根拠のない数学の遊びとしてばかげて解釈してはなりません。

2.5.1 Electromagnetism and Gravitation

[0147]

時空のカーブとスピン。 これは、[7] や [15] などのいくつかの科学的研究で示されています。 時空のスピンはねじれと呼ばれます。 電磁気学は時空のねじれです。 重力は時空の曲率です。 アインシュタインは、相対性理論でねじれを無視しました。 したがって、相対性理論は不完全です。 アインシュタインは晩年を過ごしましたが、相対性理論を統一場理論に拡張しようとして失敗しました。 ECE-Theory はこれを首尾よく達成します。 ねじれは曲率の一形態と見なすことができます。 したがって、一般的な意味では、電磁気学と重力の両方が時空の曲率の現れであると言えます。 これは、光速 (c) が時空の曲率の関数であるという明らかな結論につながります。 しかし、これは、古い相対性理論に知的に制約されている人にとっては異質なものです。

2.6 Prior Art

[0148]

電磁ベースの推進力におけるこれまでの取り組みは、磁気浮上技術に重点を置いていました。 高速列車が主な用途です。 電車・車両には磁石（本書ではMLと表記）が内蔵されています。 軌道・案内路には、通常、ベース磁石 MB が含まれています。 ML と MB の相互反発により、ヒーブフォースが発生します。 これにより摩擦が減り、エアクッション付きのホバークラフトタイプの車両と同様の動特性が得られます。 リニアモーターカーの推進力は、通常、ガイドウェイ/ベースで進行する磁気波を生成することによって達成されます。 この進行波が ML を水平面に沿って引っ張り、推進力を提供します。 このドキュメントに示されているプロセスは、推進力と制御の両方に同等のヒーブ フォースのみを使用します。

[0149]

LEVITRON(レビトロン)は、マグネットベースの上で宙に浮いた状態で回転するおもちゃのコマです。 西海岸のおもちゃ会社の中には、おもちゃを販売している会社もあります。 LEVITRON を支配する物理的原理は、測地線落下プロセスによって利用されるものと類似しています。 LEVITRON デバイスは、磁気浮上式鉄道のようなプロセスの「小型化」された例であることは間違いありません。 ここでは、LEVITRON デバイスの動作の側面を使用して、実験室規模での測地線落下プロセスのダイナミクスを説明します。

3. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0150]

図1 従来のLEVITRON装置の基本構成

[0151]

図 2 A 一般的な反重力装置/クロスフィールド装置の構成

[0152]

図3 3つの磁場を用いたCrossfield-Device (CFD)

[0153]

図 4 初期ラボスケールクロスフィールドデバイス (CFD) (反重力サブ領域)

[0154]

図 5 高度なクロスフィールド デバイス構成: 車両アーキテクチャ (物体/車両に取り付けられた回転磁界)

[0155]

6 実験室規模のCFD（ワーキングモデル）運用中

4. DETAILED DESCRIPTION OF INVENTION

[0156]

本発明は、以下のセクションで説明するいくつかの基本的な実施形態を有する。 他の実施形態は、これらの基本的な実施形態から導出される。

[0157]

図１について。図１には、レビトロン装置の基本構成が示されている。それ(LEVITRON)は、天板(s)、天板に取り付けられた磁石(ML)、及び磁石(MB)を含む/含むベースで構成されています。トップはベースの上に浮いた状態で回転させることができます。浮いた平衡状態を維持するには、トップのスピンが必要です。トップが回転していないと、ML の (MB からの) 磁気トルクの力によってトップが反転し、平衡と安定性が破壊されます。これらの原則は [12] で説明されています。一般に、トップのスピンは、ML と MB の自然な反発力に起因する垂直方向のヒーブ フォース h の方向の周りにトルクを「歳差運動」させます。力 h に関するこの「歳差運動」は、トップの転倒を防ぎ、平衡と安定性を維持します。トップの回転数が安定性の値を下回ると、平衡と安定性が失われます。その後、上部は床に落ちる傾向があります (平衡から外れて、左または右に)。この落下は、制御されていない測地線落下の例であり、落下の経路は不安定なときの ML と MB の相対的な構成によって決定されます。

[0158]

スピン rpm の低下は、主に摩擦やその他の機械的な力によるものです。

[0159]

図１を参照する。図２には、装置構成（実験室規模での使用、または実物大の用途に適している）が示されている。この装置の目的は、電気エネルギーの生成と反重力状態の生成です。このデバイスを使用して、SCR を実証し、SCR を達成する方法を改良し、SCR に関連する条件を調べることができます。このデバイスは、実験室規模で実装することも、実際のアプリケーション向けに拡張することもできます。この装置は 2 つの磁場 (M1 および M2) で構成され、反重力領域を生成するために逆回転します (図 US20120105181A1-20120503-P00006)。 ） それらの間の。点 p では、スピン接続の発散が非ゼロ (つまり、∇·ω≠0) であり、SCR が達成され、時空のバックグラウンド ポテンシャル エネルギーが増幅されます [17]。 SCR では、重力に対する電場の影響は、重力場の反対方向に最大化されます [17, 18]。これにより、反重力効果が生まれます。この効果は図２に示されている。 6、こまの浮上によって。

[0160]

これらの境界磁場のソースは、磁気ディスクまたは電磁要素のアレイとして実装できます。 制御メカニズムは、各磁気ソースを制御するために使用されます。 磁気源が単純な磁気ディスクとして実装されている場合、その制御機構は単純な回転モーターである可能性があります。 この場合、デバイス コンポーネント間の黒い縦線で示されているように、磁気ソースと制御メカニズムは、単純なシャフトで接続できます。 磁気源が電磁要素のアレイとして実装されている場合、その制御メカニズムは、アレイ要素のアクティブ化/非アクティブ化シーケンスとフィールド強度を制御します。 この要素のアクティブ化/非アクティブ化シーケンスは、磁気ソースの「仮想回転」を生成するようなものです。 単一のデバイスは、アプリケーションと運用要件に応じて、両方のタイプの実装を採用できます。

[0161]

図１について。図３には、３つの磁場（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を使用するクロスフィールド装置が示されている。このデバイスを使用して、クロスフィールド デバイス テクノロジに慣れることができます。簡単な実験 (以下で定義) を実行できます。この実験により、仲間の科学者やエンジニアはクロスフィールド技術をさらに詳しく調べることができます。さらに、潜在的なメーカーとユーザーは、クロスフィールド デバイス技術の構築と運用の経験を積むことができます。これは [26] で使用される基本的なデバイスのタイプです。 [11, 12] で説明されているように、M3 は、静磁場 M1 および M2 と逆方向に回転する磁気双極子と見なすことができます。 [12, 17] の逆回転の概念に従って、SCR (M2 と逆回転する M3) によって浮上が達成される/説明可能です。このように、CFDが実証されています。点 p では、スピン接続の発散は非ゼロ (つまり、∇·ω≠0) であり、時空の電気ポテンシャル エネルギーを増幅します。この増幅は、重力場とは反対の方向で、ニュートン重力に対する電場の影響を最大化します [17]。また、点 p に誘電体を配置することにより、時空の背景電位から電気負荷への電力伝送が可能である [18]。

[0162]

図１について。 図４には、一般的な実験室規模のクロスフィールド装置のアーキテクチャが示されている。 境界磁場 M1 と M2 は静止している。 第３の磁場Ｍ３は、浮揚する物体、ここでは上部に付加される。 M3が付いているので、明らかに上部が着磁していると思われます。 セクションで定義されているように。 2.2.1.1.4 上では、こまは 2 つの反重力サブ領域を作成します。 図 US20120105181A1-20120503-P00007 そして 図 US20120105181A1-20120503-P00008 、各サブ領域は、オブジェクト (ここでは、磁化された独楽) の浮上に寄与します。 サブ領域の相対的な相互作用 ( 図 US20120105181A1-20120503-P00007 そして 図 US20120105181A1-20120503-P00008 ) を操作して、浮揚するオブジェクトのダイナミクスを制御できます。 重力と電磁気学はどちらも時空の曲率の現れであり、ECE 理論の基本原理であるため、この要素は曲率に基づく推進システムの基礎として使用できます。

[0163]

図１について。 図５を参照すると、クロスフィールド装置アーキテクチャに基づく推進システムを考慮して、可能な構成が示されている。 物体には境界磁場（M1、M2）が付着している。 M3 もオブジェクトに取り付けられ (図 4 のように)、回転します。 この図では、オブジェクトは何らかのタイプの乗り物です。 望ましいビークル ダイナミクスに応じて、M1 または M2 は、望ましい反重力サブ領域 ( 図 US20120105181A1-20120503-P00007 および/または 図 US20120105181A1-20120503-P00008 ) オブジェクト/車両の動的制御用。 [0164] 図１について。 図６を参照すると、作業モデルのクロスフィールドデバイス（ＣＦＤ）のデモンストレーションビデオ［２４］からの静止フレームで、浮揚された物体（例えば、磁化されたスピニングトップ）が示されている。 作業モデルは、図1で説明されているCFDの初期の実験室規模のバージョンである。 4.

[0165]

本発明およびそれに付随する利点の多くは、上記の説明から理解されることが期待され、以下から逸脱することなく、そのコンポーネント、システム、およびサブシステムの形態、実装、および配置にさまざまな変更を加えることができることは明らかである。 本発明の精神および範囲、またはその物質的な利点のすべてを犠牲にして、上記の形態は単にその好ましいまたは例示的な実施形態である。

[0166]

本発明の好ましい実験室規模の実施形態の前述の説明は、本発明の原理を説明するために提示されたものであり、図示された特定の実施形態を限定するものではない。 本発明の範囲は、特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態およびそれらの均等物によって定義されることが意図されている。

 

Claims (8)

Hide Dependent

1. 物体の周りに反重力領域を生成する方法 (逆回転磁場によって) 物体が重力の中立環境で浮揚するような方法で物体を浮揚させる方法。 、または車両までの範囲のサイズであり、重力が回復すると、前記物体は前記浮揚状態から離れて落下する。

前記反重力領域を生成する手段が、それぞれが前記反重力領域の境界上にある逆回転する２つの磁場からなり、前記逆回転磁場が両方とも回転することができる、請求項１に記載の方法。または、磁場の一方が (他の回転磁場に対して) 静止している可能性があり、それによって、前記反重力領域の強度は、磁場強度および前記逆回転磁場の相対回転速度の関数である;

第３の磁場が前記境界磁場と逆回転し、前記境界磁場が静止したままであり、前記第３の磁場の回転によって逆回転が達成される、請求項２に記載の方法。ここで、この逆回転方法は、前記物体のスピン要件を定義し、物体のスピンは、前記浮遊物体に取り付けられた前記第3の磁場の回転を引き起こす。

4. 物体の周りに反重力領域を生成するためのシステム (逆回転磁場によって) 物体が重力中立環境で浮揚するような方法で物体を浮揚させるシステムであって、前記物体が物質の粒子であり得るシステム。 、または車両までの範囲のサイズであり、重力が回復すると、物体は浮揚状態から離れて落下し、システムはクロスフィールドデバイスと呼ばれます。 前記反重力領域を生成する手段が、それぞれが前記反重力領域の境界上にある逆回転する２つの磁場からなり、前記逆回転磁場が両方とも回転することができる、請求項１に記載のシステム。または、磁場の一方が (他の回転磁場に対して) 静止することができ、それによって、前記反重力領域の強度は、磁場強度および前記逆回転磁場の相対回転速度の関数である;

第３の磁場が前記境界磁場と逆回転し、前記境界磁場が静止したままであり、前記第３の磁場の回転によって逆回転が達成される、請求項２に記載のシステム。ここで、この逆回転プロセスは、前記物体のスピン要件を定義し、物体のスピンは、前記浮遊物体に取り付けられた前記第3の磁場の回転を引き起こす。

前記第３の磁場は、前記境界磁場と逆回転することによって、それ自体と前記境界磁場との間に反重力サブ領域を生成し、前記境界磁場は静止したままであり、前記物体は、 反重力サブ領域によって浮上しています。

前記回転境界磁場が前記第３の磁場と逆回転するように境界磁場を回転させることにより、反重力サブ領域が強化され、それにより、前記強化された前記強化の強度を制御する、請求項７に記載のシステム。 反重力サブ領域は、空力リフトが航空機のダイナミクスを制御するのと概念的に同様の方法で、上記の浮揚物体のダイナミクスを制御するプロセスです。

弾性連続体の点欠陥をモデル化（弾性双極子）

物理（その他）

Elastic modeling of point-defects and their interaction

Emmanuel Clouet (SRMP), Céline Varvenne (CINaM), Thomas Jourdan (SRMP)

弾性連続体の点欠陥をモデル化するために使用されるさまざまな説明が見直されます。 弾性双極子近似に重点が置かれています。これは、微小エシェルビー包含と微小転位ループと同等であることが示されています。 この弾性双極子 (点欠陥を完全に特徴付ける 2 番目のテンソル) を知ると、点欠陥と他の弾性場との相互作用によって誘起される長距離弾性場を直接得ることができます。 加えられたひずみによる弾性双極子依存性に起因する点欠陥の分極率も導入されます。 実験または原子シミュレーションのいずれかから、このような弾性モデルのパラメータ化について説明します。 弾性拡散やバイアス計算などのさまざまな例が、最終的に、外部弾性場における点欠陥の進化を説明するためのこのような弾性モデルの有用性を示すと考えられています。

1. Introduction

結晶性固体の点欠陥は、空孔、自己格子間原子、およびそれらの小さなクラスターのような内因性のもの、または不純物やドーパントのような外因性のものであり、材料特性とその速度論的進化において主要な役割を果たします。これらの点欠陥のいくつかの特性は、その形成や移動エネルギーなど、結晶構造が大きく乱される欠陥のすぐ近くの領域によって主に決定されます。したがって、原子の説明はこれらの特性をモデル化するのに自然に見え、ab initio 計算 [1] または経験的ポテンシャルのいずれかに依存する原子シミュレーションは、点欠陥構造とエネルギーを研究するための日常的なツールとなっています。しかし、点欠陥はまた、ホスト格子の長距離摂動を誘発し、他の構造欠陥、不純物、または適用された弾性場との弾性相互作用につながります。したがって、原子の説明は、この長距離部分から生じる相互作用をキャプチャするために必要ないように見えます。また、原子のアプローチではシミュレーション セルのサイズが縮小されるため、原子の説明が不可能な場合もあります。弾性理論が自然な枠組みになります。これにより、他の欠陥との点と欠陥の相互作用を定量的に説明できます。 エシェルビーの独創的な研究 [2] に従って、点欠陥の最も単純な弾性モデルは、無限弾性媒体のわずかに異なるサイズの球形の穴に押し込まれた球形のインクルージョンに対応します。この説明は、点欠陥緩和体積と圧力場との相互作用 (サイズ相互作用) を説明します。楕円体のインクルージョンを考慮して、応力場の偏差成分との相互作用 (形状の相互作用) をもたらし、インクルージョンに異なる弾性定数を割り当てることによって、それを強化できます。 (不均一性) 点欠陥の「サイズ」と「形状」の変化を、それが浸漬されたひずみ場で説明します。点欠陥の他の弾性記述が可能です。特に、点力の等価分布によってモデル化できます。点欠陥の長距離弾性場と他の応力源との相互作用は、この力分布の最初のモーメント、弾性双極子と呼ばれる第 2 ランクのテンソルによって完全に特徴付けられます。この説明は、点欠陥をモデル化する場合にはかなり自然であり、原子シミュレーションから弾性双極子を抽出するために使用できます。 これらの異なる説明は、長距離限界では同等であり、マトリックスの弾性異方性が考慮されている限り、点欠陥によって引き起こされる弾性場の定量的なモデル化を可能にします。 この記事では、点欠陥を説明するために使用できるこれらのさまざまな弾性モデルをレビューし、選択した例でそれらの有用性を説明します。弾性理論 (セクション 2) を簡単に思い出した後、弾性理論 (セクション 3) 内の点欠陥のさまざまな説明を紹介し、弾性双極子記述を支持し、極小のエシェルビー包含との等価性を示します。と同様に、極小転位ループ。次のセクション (セクション 4) では、点欠陥の特性が弾性内でモデル化するために必要な方法について説明します。 理論は、原子シミュレーションまたは実験から得ることができます。最後に、セクションでいくつかのアプリケーションを提供します。ここでは、そのような弾性モデルの結果を直接原子シミュレーションと比較して、その妥当性を評価します。この弾性記述の有用性は、このセクションで、弾性拡散とバイアス係数の計算、および原子シミュレーションでの孤立点欠陥のモデル化のために示されています。

 

 

 

 

6. Conclusions

したがって、弾性理論は、点欠陥をモデル化するための効率的なフレームワークを提供します。点欠陥を点力の平衡分布として説明すると、欠陥の長距離弾性場と他の弾性場との相互作用は、この力分布の最初のモーメント、2 番目のランクの対称テンソルによって完全に特徴付けられます。弾性双極子と呼ばれます。この説明は、無限小のエシェルビー包含または無限小の転位ループに相当します。マトリックスと弾性双極子の弾性定数のみがわかれば、点欠陥とその相互作用の定量的モデリングが得られます。この弾性双極子の値は、ベガード則パラメーターなどの実験データから推定するか、原子シミュレーションから抽出することができます。この後者の場合、特に ab initio 計算の場合、有限サイズの影響を避けるために注意が必要です。残留応力による定義は、双極子テンソルを取得するための最も正確なものとして表示されます。 弾性記述は、原子記述と連続記述の間のスケールを橋渡しする便利なフレームワークを提供し、点欠陥とさまざまな複雑な弾性フィールドとの相互作用を考慮します。このアップスケーリング アプローチは、弾性体融合のモデル化または照射下での吸収バイアスの計算において、その効率をすでに証明しています。弾性グリーン関数とその導関数の数値評価は、今日では技術的な困難を伴わないため、このような弾性モデルは、相互作用を考慮して、複雑な微細構造における点欠陥の全体の進化をシミュレートするための優れたルートも提供します。また、転位ダイナミクス シミュレーションは、転位の微細構造の進化をモデル化するために日常的に使用されているのと同じ精神で、他の構造欠陥との相互作用です。

Acknowledgements

- This work was performed us-ing HPC resources from GENCI-CINES and -TGCC (Grants 2017-096847). The research was partly funded by the European Atomic Energy Community’s (Eu-

ratom) Seventh Framework Program FP7 under grant agreement No. 604862 (MatISSE project) and in the framework of the EERA (European Energy Research Alliance) Joint Program on Nuclear Materials.