专栏名称: 返朴
溯源守拙·科研鼎新
目录
相关文章推荐
970水果糖  ·  🤩官宣:发证了! ·  17 小时前  
军武次位面  ·  莫迪的印度大国梦为何只会是黄粱一梦? ·  2 天前  
三门峡政务  ·  飞行学员、专项计划、军队院校招生流程→ ·  昨天  
三门峡政务  ·  飞行学员、专项计划、军队院校招生流程→ ·  昨天  
51好读  ›  专栏  ›  返朴

相对论时空结构的极限考验;寻找超高能宇宙线中微子;近视的三种遗传机制 | 一周科技速览

返朴  · 公众号  ·  · 2020-04-05 08:40

正文

请到「今天看啥」查看全文


高能粒子级联中的雷达回波 | 图片来源[2]


这项实验成功实现了对单个粒子级联的雷达回波测量,是非常有突破性的一次实验尝试。接下来要做的,就是将实验室中的新技术应用于真实的自然环境。

[1] Observation of Radar Echoes from High-Energy Particle Cascades”, S. Prohira et al. PHYSICAL REVIEW LETTERS 124, 091101 (2020)
[2] https://physics.aps.org/articles/v13/33#

5
大鱼吃得越多,鱼的种类越少

生物相互作用 (biotic interactions) 包括捕食、竞争、寄生、共生等。

早在1887年,生物地理学家华莱士 (Wallace) 就提出,由于低纬度冰川的消失,生物相互作用让更多的物种得以出现和繁殖。之后百年间的类似构想无不围绕两个基本假设:1)捕食作用 (predation) 在赤道附近最为剧烈;2)捕食强度与物种丰富度成正相关 [1, 2 ]

然而,最近发表在《自然-通讯》上的一项研究为驳斥这两条假设提供了证据。研究者发现:1)远洋鱼类的捕食强度在温带 (而非热带) 最为激烈;2)捕食强度与海洋中鱼类的物种丰富度成负相关。至少对于远洋鱼类,经典的物种相互作用与纬度之间的关系也许并不适用 [3 ]

研究人员获取了多个海洋过去55年间远洋延绳捕鱼的数据,并将海洋区域划分为5°×5° (经度×纬度) 的方形区域进行比较,发现温带地区的捕食作用比热带地区更为剧烈,而且在南半球较为显著。虽然这些年间过度捕捞导致总体捕食强度有所降低,但温带>热带的模式并没有太多变化。

1960-2014年间不同海洋区域大型鱼类相对捕食强度的比较:通过把海洋划分为多个方形区域进行比较,研究人员发现温带地区的捕食作用更为激烈,且这一特点在南半球较为显著 | 图片来源[3]


此外,在南纬40°至北纬40°之间 (该区域远洋鱼类为主要捕食者) ,除西太平洋外,东太平洋、印度洋和大西洋中鱼类物种的数量与大鱼捕食的强度均呈明显的负相关,而非之前认为的正相关。

此类研究将为物种丰富度的产生和维持提供新的研究方向和思路。

[1] Schemske DW, Mittelbach GG, Cornell HV, Sobel JM, Roy K. Is There a Latitudinal Gradient in the Importance of Biotic Interactions? Annu Rev Ecol Evol Syst. 2009 Dec;40(1):245–269.
[2] Coley PD, Kursar TA. Ecology. On tropical forests and their pests. Science. 2014 Jan 3;343(6166):35–36.
[3] Roesti M, Anstett DN, Freeman BG, Lee-Yaw JA, Schluter D, Chavarie L, et al. Pelagic fish predation is stronger at temperate latitudes than near the equator. Nat Commun. 2020 Dec;11(1):1527.

6
中国后期防控措施或已避免70万例新冠感染

自2019年12月新冠病毒疫情暴发以来,截至2020年4月3日,全世界已有205个国家和地区出现新冠感染病例,累计确诊1010702例,死亡51688例 [1 ] 。目前,各国防控力度不一。2020年3月31日,北京师范大学田怀玉研究团队联合普林斯顿大学以及牛津大学等科研团队在《科学》杂志发表研究性论文 [2, 3 ] ,明确指出实施封城、禁止公众集会等干预措施能够有效遏制新冠病毒的传播。

该研究根据我国发布的新型冠状病毒肺炎 (COVID-19) 疫情数据中的病例报告、人员流动和公共卫生干预措施等相关数据,调查了实施干预措施的类型和时间对COVID-19的传播和控制的影响。研究发现,武汉封城措施减缓了病毒向其他城市的传播 (2.91天) 。与暴发后才开始实施干预措施的城市相比,及早采取措施的城市在疫情暴发的第一周的病例平均减少33%。暂停市内公共交通,关闭娱乐场所和禁止公共聚会等措施能够有效减少病例的发生。全国应急响应减缓了新冠病毒在中国的传播速度,减少了新冠病例的数量,并限制了流行的规模,截至2月19日 (第50天) 避免了全国范围内超过七十万病例的发生。

这一结果对仍处于COVID-19暴发早期阶段的国家具有参考意义。此外,尽管中国国内的疫情现状已相对明朗,但仍不能放松管控,以免疫情死灰复燃。

[1] https://mp.weixin.qq.com/s/0NiOfcY0CgWl0c3vdfAt9A
[2] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/ps-ccm033120.php
[3] https://science.sciencemag.org/content/early/2020/03/30/science.abb61

7
刷手机总是晚睡?有害心血管健康

睡眠不足会导致各种健康问题,每天至少7个小时睡眠对健康的意义已经是科学常识。可是,在一个流行刷朋友圈点赞的世界里,在一个居家办公24小时在线的世界里,在一个被笔记本/平板电脑/手机等移动设备包围的世界里,我们很难对拖延睡眠说No。

不仅缺觉会诱发各类疾病,而且根据美国圣母大学的最新研究 [1, 2 ] ,每天不能按时入睡也会对健康产生影响。研究人员利用可穿戴设备,在4年中收集了圣母大学557名学生的255,736条睡眠数据。通过对睡眠时间的规律性和静息心率之间的关系进行分析,研究人员发现,即使只比正常入睡时间晚睡30分钟,静息心率也会显著的升高,这种升高在随后的几天也会持续。而且,当人们比正常时间越晚入睡,其静息心率在随后的几天里就会越高。正常入睡时间定义为一个人平常就寝时间的前后半个小时。

那么早睡会如何?结果令人惊讶,早睡也会导致这一现象。若只是早睡半个小时,这种影响很轻微,但若是早睡半小时以上,则会显著提高静息心率。早睡的影响相对晚睡来说要小一些,在睡眠过程中静息心率的变化会得到恢复。

研究者称,即便每天保证7小时的睡眠,但如果不是每天在相对固定的时间点就寝,静息心率就会上升。因此,尤其对于需要倒班或者经常国际旅行的人来说,保证正常的作息时间表很重要。

[1] https://news.nd.edu/news/past-your-bedtime-inconsistency-may-increase-risk-to-cardiovascular-health/
[2] https://www.nature.com/articles/s41746-020-0250-6

8
几纳米粗的导线有发热熔化的危险吗?

随着科学技术的不断进步,电子芯片中元件的尺寸越来越小,正在逐渐逼近摩尔定律的极限,这带来了很多技术上的难题。例如,金属导线在电流通过的时候会发热,因此会产生极轻微的热膨胀。对于宏观物体来说这可能并不是什么严重的事情,但工程师们担心,在导线只有几纳米粗的时候,这种热膨胀带来的压力可能会让纳米尺度的金表现出液体的性质,进而影响器件的可靠性。

电路芯片 | 图片来源[1]

但近日斯坦福大学的研究人员在发表于PRL的一项研究中表明 [2 ] ,4 nm大小的金纳米颗粒在高压下仍然体现出固体的特性。研究者们首先借鉴铁砧,设计了一个叫做“钻石砧”的装置,从而能够给金纳米颗粒施加7.5GPa的压强 (约等于7万个大气压) ,并原位测量其结构受损情况。

金纳米颗粒中的原子就像摩天大楼一样层层堆叠,在钻石和砧板的强大挤压下,金晶格中的一些原子会脱位形成缺陷。而当照射X光时,未经挤压的和有缺陷的金纳米颗粒对X光的反射角度不同,根据这一点我们就可以测量挤压后金纳米颗粒的形变。一个重要的结果是,撤去压力后金纳米颗粒中的缺陷仍旧存在,这说明在这样的尺度和压力下,金纳米颗粒仍然是固体,而没有发生之前人们担心的液化现象。因此,在可预见的将来,芯片制造商们似乎仍然可以继续使用金来制作芯片中的导线。

[1] https://www.militaryaerospace.com/trusted-computing/article/14035222/trusted-computing-microelectronics-manufacturing
[2] Parakh et al., Nucleation of Dislocations in 3.9 nm Nanocrystals at High Pressure.Phys. Rev. Lett. 124, 106104

9
量子效应触发的材料反常膨胀

水在结冰后体积会增加,可是飞机上的很多金属部件会面临相反的问题——在高海拔 (低温) 下它们会收缩。为了避免这种收缩带来的灾难,工程师将具有相反膨胀系数的材料制成合金,来平衡不同温度下的体积变化。

虽然水是一种最为常见的材料,但像水一样随着温度降低反而膨胀 (负热膨胀) 的材料事实上非常少见。近日,一种材料负热膨胀的机理得以阐明 [1, 2 ] ,这种材料就是钇 (Y) 掺杂的硫化钐 (SmS) 。随着外界温度、压力等条件的不同,这种材料既可以是金色的金属,电子在其中自由移动,也可以是黑色的半导体,只允许部分电子移动。 其中金色的金属态会在低温下膨胀。

X射线衍射实验说明,当温度降低时,材料中的原子会相互远离,造成最多达3%的体积膨胀。而X射线吸收光谱揭示出,之所以出现这种膨胀,是由于材料中的电子会进入钐原子的最外层,使得电子云因此变大,造成体积膨胀。

这一现象可以由“近藤效应 (Kondo effect)






请到「今天看啥」查看全文