迄今最精确的中子寿命测量结果出炉
发布时间: 2021-10-15
中子通常会与质子结合成原子核,而一些不受原子核束缚的自由中子可以通过β衰变,变成一个电子、一个反中微子和一个质子。自由中子在衰变前的平均寿命是个重要的参数,然而先前不同实验对此的测量结果有很大的差异。近日,发表在《物理评论快报》的一项研究公布了迄今最精确的中子寿命测量结果。
研究人员使用美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的超冷中子源产生温度接近绝对零度的中子,并通过磁场使中子悬浮起来,在等待30-90分钟后统计衰变剩余的中子数量,以确定中子的平均寿命。实验历时两年,统计了约3800万个中子。最终测量到中子平均寿命约为877.75秒,总不确定度为0.039%,这一不确定度小于之前最好实验的一半。研究人员表示,这个测量结果有助于验证粒子物理的标准模型,解释宇宙中第一个原子核是如何形成的,并揭示宇宙的演化历史。
· 天文学 ·
FAST发现了1652次快速射电暴,超以往记载次数总和
FAST捕捉快速射电暴的艺术想象图(图片来源:国家天文台)
快速射电暴(FRB)是宇宙中最大的谜团之一:它们来自深空,出现和消失只在毫秒间,却能释放出相当于太阳全年辐射的能量。快速射电暴多是一次性事件,难以捕捉。如今,中国科学院天文台的科学家用500米口径球面射电望远镜(FAST),从同一个来源观测到1652次快速射电暴,超过了以往所有文献记载次数的总和。他们的研究成果刚刚在《自然》杂志发表。
这1000多次快速射电暴,都发自FRB 121102这一个来源。2016年以来,不同团队已从这个来源观测到过快速射电暴。不过FAST能捕捉到其他望远镜捕捉不到的一些低能量脉冲。科学家在调试FAST时发现FRB 121102处于活跃状态,时常发出明亮脉冲,决定每天监测1小时。结果,快速射电暴出现得比预期中更密集,有时几乎每30秒就有一次。这组快速射电暴除了次数多,亮度分布也十分广泛。这让科学家们终于能求得快速射电暴的特征能量和能量分布,为弄清发射源提供线索。团队分析认为,这一组快速射电暴的总能量达到了一颗磁陀星(一种磁场极强的中子星)可用能量的3.8%,严重削弱了FRB 121102来自一个孤立致密天体的可能性。
· 医学 ·
艾滋病直接引发癌症是小概率事件
艾滋病病毒(学名人类免疫缺陷病毒,HIV)是一种逆转录病毒,在感染后会将其遗传信息插入到人的T细胞中,干涉免疫细胞防御,为病毒大量复制提供条件。插入细胞的DNA片段被称为“原病毒”。原病毒常导致宿主细胞分裂增殖成巨大的良性细胞团。然而,患者罹患T细胞淋巴瘤的概率却并未增加。10月13日发表在《科学·进展》的一项研究对此进行了解释。
研究者纳入了13名感染HIV的淋巴瘤患者,发现其中3位的原病毒拷贝数较高。经测序,原病毒插入了这三位病人T细胞增殖相关基因(STAT3,或STAT3与LCK)的特殊位点,导致了T细胞的大量增殖。研究者分析,如果患者体内仅有这两种突变,没有其他癌症相关基因突变,HIV直接导致淋巴癌变的概率其实很小。因此,艾滋病患者不必过于担心患上淋巴瘤。当然,随着艾滋病患者存活期逐渐延长,体内累积的突变有可能带来新的风险。因此,科学家建议早期艾滋病的临床治疗应考虑到淋巴瘤的预防和监控。
· 生理学 ·
用藻类给蝌蚪神经元供氧
注入血管(洋红色)的绿藻(绿色)状似成串的珍珠(图片来源:Özugur et al./iScience,License:CC BY-SA)
作为两栖动物,蛙类具有多种呼吸途径,但蝌蚪只能通过鳃进行呼吸。藻类可以生活在海葵、海绵等生物体内,为它们提供氧气和营养物质。最近,研究人员进一步探索了藻类在脊椎动物体内的适应性——将藻类引入蝌蚪的血液中,利用藻类的光合作用为蝌蚪提供氧气,辅助其进行“呼吸”,并有效复苏了缺氧环境中蝌蚪的大脑神经元。相关结果发表在iScience上。
研究人员首先将绿藻或蓝藻注入非洲爪蟾(Xenopus laevis)蝌蚪的心脏,藻类会通过血管抵达大脑,并使蝌蚪由半透明色转变为亮绿色。随后,蝌蚪的头部被分离并放置在含氧培养池中。研究人员观察到,当氧气耗尽时,蝌蚪神经元陷入沉默,而用光照射蝌蚪头部15-20分钟后,神经元的功能可以恢复到甚至超过初始水平,而且这一恢复速度也比直接向培养池中补充氧气快了一倍。尽管该技术还远未达到在人体内应用的阶段,但研究人员认为,该研究有助于开发中风、缺氧环境所诱发疾病的新疗法,有利于提高离体器官的存活率。
· 行星科学 ·
气候模型显示金星不曾出现海洋
当云层出现在处于夜晚的半球时,会产生明显的温室效应(图片来源:原论文)
金星是太阳系四大类地行星之一,关于其是否曾有海洋出现一直充满争议。先前,一项研究猜测金星曾有过海洋。而近日,一篇发表于《自然》的论文认为,金星上不可能出现过海洋。
科学家认为,考虑到在45亿年前金星形成后不久就被岩浆覆盖,为了形成海洋,金星的大气温度必须在最初的几千年内降低到能使水蒸气凝结成雨的水平,若想达到这一条件,就需要金星表面形成足够遮挡太阳辐射的云层。在本研究中,研究者建立了早期金星和地球的三维全球气候模型,相比过去的一维数值气候模型来说,新的模型考虑了大气环流和云层的影响。模型显示,云层会优先形成于金星处在夜晚的那半球,这一侧的云层无法降低太阳辐射,反而会通过温室效应,将热量困在金星的大气层中,从而维持金星表面较高的温度。因此,金星难以产生降雨,继而不太可能出现海洋。
· 生态保护 ·
生物多样性大会通过昆明宣言
根据《联合国生物多样性公约》的定义,生物多样性是指“所有来源的活的生物体中的变异性,这些来源包括陆地、海洋和其它水生生态系统及其所构成的生态综合体”,其中“包括物种内、物种之间和生态系统的多样性”。目前,由于气候变化和人类活动,生物多样性明显面临着一场危机。
昨日,2020年联合国生物多样性大会(第一阶段)高级别会议在云南昆明闭幕,会议正式通过了“昆明宣言”。“昆明宣言”是此次大会的主要成果,其呼吁各国重视生态系统危机,加强生态系统的保护和恢复,促进可持续发展,共建地球生命共同体。该宣言有利于全球共同实现人与自然和谐共生的2050年愿景。