Araştırmacılar, kuantum fiziğinin en karmaşık problemlerinden birini çözmek için QERNEL adlı yeni bir yapay zeka modeli geliştirdi. Bu model, çok elektronlu sistemlerin Schrödinger denklemini tek bir ağ ile çözebiliyor ve 150 elektrona kadar büyük sistemleri analiz edebiliyor. QERNEL, yarıiletken moiré heterokatmanlarındaki elektron etkileşimlerini inceleyerek, kuantum sıvı ve kristal durumları arasındaki keskin faz geçişlerini keşfetti. Model, FiLM tabanlı parametre koşullandırma ve uzman karışımı mimarisi kullanarak, düşük hesaplama maliyetiyle yüksek ifade gücü elde ediyor. Bu çalışma, kuantum malzeme biliminde temel model yaklaşımını kuran öncü bir çalışma olarak öne çıkıyor.

Bilim insanları, demir ince filmlerde mekanik gerinimin anomal Hall ve Nernst etkilerini nasıl değiştirdiğini inceledi. Bu etkilər, manyetik malzemelerde elektronların hareket yönünden farklı bir doğrultuda elektrik akımı ve ısı akışı oluşmasına neden olan kuantum mekaniği olaylarıdır. Araştırmacılar, farklı altlıklar üzerine büyütülen demir filmlerinin kristal yapısındaki değişimlerin, malzemenin elektriksel ve termal özelliklerini doğrudan etkilediğini keşfetti. Bu çalışma, gelecekte manyetik sensörler ve spintronik cihazların geliştirilmesinde önemli rol oynayabilir. Demir gibi tek elementli ferromanyetik malzemelerin tercih edilmesi, karmaşık bileşenlerin neden olduğu belirsizlikleri ortadan kaldırarak daha net sonuçlar elde edilmesini sağladı.

Bilim insanları, farklı boyutlardaki kuantum yapıların birleşiminden oluşan hibrit malzemelerde elektriksel gerilimle kontrol edilebilen ışık salınımları gözlemledi. Bu salınımlar, malzeme içindeki elektron akışının periyodik olarak değişmesi sonucu ortaya çıkıyor. 200 mikron gibi makroskopik bir alanda bile devam eden bu kuantum olayları, gelecekteki optoelektronik cihazlar için yeni fırsatlar sunuyor. Araştırma, ışık emisyonu, elektrik akımı ve kapasitans değerlerinin eşzamanlı salınım göstermesi sayesinde kuantum teknolojilerinde önemli bir adım teşkil ediyor.

Araştırmacılar, makine öğrenmesi tabanlı bir potansiyel kullanarak alüminyum-titanyum metalik alaşımlarının sıvı halindeki yapısal ve dinamik özelliklerini moleküler dinamik simülasyonlarla inceledi. Song ve arkadaşları tarafından geliştirilen bu transfer edilebilir makine öğrenmesi potansiyeli, başlangıçta katı haldeki özellikler için eğitilmiş olmasına rağmen, sıvı hal için de deneysel verilerle oldukça uyumlu sonuçlar verdi. Çalışma, farklı sıcaklık ve kompozisyonlarda alaşımların davranışını başarıyla modelleyerek, viskozite ve difüzyon katsayıları gibi dinamik özellikleri de açıkladı. Bu yaklaşım, geleneksel deneysel yöntemlerin zorlandığı yüksek sıcaklık koşullarında metalik alaşımların özelliklerini anlamada yeni olanaklar sunuyor.

Bilim insanları, yoğun hidrojenin elektronik özelliklerini sadece atomik geometrisinden tahmin edebilen bir yapay zeka sistemi geliştirdi. Bu yenilikçi yaklaşım, karmaşık kuantum hesaplamalarına ihtiyaç duymadan malzemenin elektron dağılımını %99'un üzerinde doğrulukla öngörebiliyor. Model, sadece sıvı halde yoğun hidrojen verileriyle eğitilmesine rağmen, kristal yapıdaki hidrojene de başarıyla uygulanabiliyor. Bu gelişme, yüksek basınç altındaki hidrojenin davranışını anlamada önemli bir adım teşkil ediyor ve gelecekte malzeme bilimi araştırmalarını hızlandırabilir.

Fizikçiler, kristal yapılardaki simetrilerin gerçek uzay ve momentum uzayı arasındaki ilişkisini açıklayan yeni bir teorik çerçeve geliştirdi. Araştırma, gauge akısı olarak adlandırılan fiziksel bir olgunun aracılık ettiği 'çift-nonsimmorfik' ilişkiyi ortaya koyuyor. Bu keşif, hem yapay hem de doğal kristallerdeki topolojik fazların anlaşılmasında önemli bir adım. Momentum uzayındaki nonsimmorfik simetriler son yıllarda büyük ilgi görürken, gerçek uzaydaki nonsimmorfik simetriler uzun süredir kristal topolojik fazların incelenmesinde kritik rol oynuyor. Yeni teori, bu iki uzay arasındaki yapısal uygunluğu matematiksel olarak tanımlıyor ve belirli koşullar altında her iki uzayda da nonsimmorfik yapıların zorunlu hale geldiğini gösteriyor.

Araştırmacılar, dış güç kaynağına ihtiyaç duymadan çalışabilen yenilikçi bir robot gripper geliştirdi. Bu sistem, içindeki sıvının yeniden dağıtılmasıyla çalışıyor ve temas ettiği nesnelerin boyutunu ve sertliğini algılayarak uygun kavrama gücü uyguluyor. Geleneksel sistemlerin aksine sürekli enerji gerektirmeyen bu teknoloji, özellikle sualtı ve saha çalışmaları için büyük potansiyel taşıyor. Üç bağlantılı bistabil odacık sistemi sayesinde, üstteki algılama odacığı deforme olduğunda, yer değiştiren sıvı kavrama odacıklarını genişletiyor ve kararlı bir tutuş sağlıyor.

Hesaplamalı fizik araştırmalarında büyük simülasyon veri setleri kullanılıyor ancak bu verilerin nasıl üretildiğini takip etmek zorlaşıyor. Araştırmacılar, kod versiyonundan yayınlanan grafiğe kadar tüm sürecin izlenebilir olduğu entegre bir iş akışı geliştirdi. Bu yaklaşım, bilimsel çalışmaların tekrarlanabilirliğini artırırken, veri paylaşımı standartlarına da uyum sağlıyor. Özellikle yıllarca geliştirilen yazılımlarla üretilen simülasyon verilerinin güvenilirliğini artırmak için kritik önem taşıyor.

Bilim insanları, sıvı jetlerin atomizasyon sürecinde nasıl parçalandığını fraktal geometri kullanarak inceledi. İki boyutlu bilgisayar simülasyonları ile gerçekleştirilen çalışmada, sıvı-gaz ara yüzeyinin parçalanma sürecinin tek bir fraktal boyutla açıklanamayacağı ortaya çıktı. Araştırma, farklı ölçeklerde iki ayrı fraktal davranış sergilediğini gösterdi: kaba ölçeklerde katlanmış jet zarfı gözlenirken, ince ölçeklerde bağımsız damlacıklar ve filamentler öne çıkıyor. Bu keşif, püskürtme sistemlerinden yakıt enjeksiyonuna kadar birçok endüstriyel uygulamada sıvı atomizasyonunun daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayabilir.

Araştırmacılar, salgın hastalıkların yayılımını daha iyi anlamak için yeni bir dijital epidemi modeli geliştirdi. Bu model, insan hareketliliği ile bilgi akışının salgın sürecini nasıl etkilediğini siber-fiziksel sistemler çerçevesinde inceliyor. Modelde hastalık bulaşması ve salgınla ilgili bilgi yayılımı birbirine bağlı iki katmanda eş zamanlı olarak gelişiyor. Fiziksel katman konut ve transfer istasyonları arasındaki insan hareketlerini, siber katman ise dijital iletişim ağları üzerinden bilgi akışını modelliyor. Sistem, bireylerin aldıkları bilgilere göre hareket kalıplarını değiştirebildikleri olay tetiklemeli bir göç düzenleme mekanizması içeriyor. Bu yaklaşım, özellikle ortak kullanım alanlarındaki toplanmaların enfeksiyon yayılımına katkısını gösteren 'buluşma etkisi'ni yakalayabiliyor.

Süpersonik akışlar hem astrofizik olaylarında hem de yüksek hızlı mühendislik uygulamalarında kritik rol oynar, ancak bu akışlardaki enerji transfer mekanizmaları şimdiye kadar tam olarak anlaşılamamıştı. Yeni bir araştırmada bilim insanları, süpersonik türbülansta enerji akışının nasıl çalıştığını ortaya çıkardı. Araştırmacılar, farklı türbülans Mach sayılarında (0.2'den 3.0'a kadar) yüksek çözünürlüklü bilgisayar simülasyonları gerçekleştirdi. Sonuçlar, süpersonik rejimde enerji kaskadında temel bir değişim olduğunu gösteriyor. Mach sayısı arttıkça, dönme kinetik enerji spektrumu Kolmogorov benzeri ölçeklenmeden Burgers benzeri ölçeklenmeye doğru kayıyor. Bu keşif, yıldız oluşumu, galaktik dinamikler ve hipersonik araç tasarımı gibi alanlarda yeni anlayışlar sağlayabilir.