正文
科学家的模型显示,由于该平原上不断累积由氮等气体凝结形成的冰,在冥王星与其卫星卡戎(Charon)之间的潮汐作用影响下,导致冥王星自转轴方向发生了改变。自转轴方向的改变对冥王星表面形成压力,再加上冰层不断变广变厚,在各种综合因素作用下,冥王星的岩石圈产生了一系列断层,经过百万年尺度的时间最后形成峡谷和山脉。
二、物理学
论文标题:Soft Hair on Black Holes
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.231301
期刊:Physical Review Letters
Altmetrics指数:991
斯蒂芬·霍金等物理学家提出了黑洞软毛发理论,即黑洞可能拥有软毛发,当黑洞蒸发时,低能量量子激发会释放信息。这一理论将有助于解决引发物理学家争议四十多年的“黑洞信息悖论”——霍金提出黑洞可摧毁信息,但这与量子物理学的标准定律不符。该研究指出,“黑洞信息悖论”的两个基本假设有问题。一个是量子引力中的真空是独一无二的,另一个是黑洞没有毛发。软毛发理论认为黑洞所在的真空环境中存在大量处于零能量状态的软粒子。该研究并没有解决“黑洞信息悖论”的问题,但提供了一种新的思路。“黑洞信息悖论”是当代基础物理面临的重大问题,在此方向的任何进展都可能带来革命性的突破。按照霍金提出的路径开展进一步研究,将会揭示出更多的毛发,从而最终解决“黑洞信息悖论”。
论文标题:Protophobic Fifth-Force Interpretation of the Observed Anomaly in Be-8 Nuclear Transitions
DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.071803
期刊:Physical Review Letters
Altmetrics指数:980
宇宙中存在4种基本作用力:引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力,但美国加州大学欧文分校的冯孝仁团队研究指出,匈牙利科学院的实验核物理学家发现的放射性衰变异常可能意味着存在第五种基本力。匈牙利物理学家当时的工作旨在寻找能表明暗物质存在的“暗光子”,他们认为这一放射性衰变异常意味着一种新的、约为35倍电子重量的轻粒子。冯孝仁团队研究了这些数据及之前的相关实验,指出这一异常意味着的并不是物质粒子或暗光子,而更可能是一种“疏质子X玻色子”,即表明宇宙第五种基本力存在的粒子。尽管该研究还需更多的实验来进一步揭示,但其开辟了一个新的研究领域。
注:
匈牙利物理学家的研究论文标题:Observation of Anomalous Internal Pair Creation in Be-8: A Possible Indication of a Light, Neutral Boson
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.042501
期刊:Physical Review Letters
Altmetrics指数:612.936
论文标题:Electrorheology leads to healthier and tastier chocolate
DOI: 10.1073/pnas.1605416113
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Altmetrics指数:854
巧克力是世界上最受欢迎的食物之一,但目前巧克力产品含有太多的脂肪,会导致肥胖。降低巧克力产品的脂肪含量使其更健康,这一问题在数十年前已被引起关注,但仍没有发现实际的解决办法。现在,美国天普大学的物理学家通过电流变学方法,能帮助糖果公司生产低脂巧克力。该研究团队发现,巧克力中的脂肪与软物质的基础科学密切相关,沿着液态巧克力的流动方向施加一个电场,可以将可可颗粒聚集成长球形,这种微结构变化破坏了旋转对称性,降低了液体巧克力的粘度,可以将脂肪含量减少10-20%。该方法制造出来的巧克力在味道上变化不大,有试吃者甚至认为比原来的巧克力更美味。
论文标题:Perching and takeoff of a robotic insect on overhangs using switchable electrostatic adhesion
DOI: 10.1126/science.aaf1092
期刊:Science
Altmetrics指数:757
美国哈佛大学等的研究人员研发出一种利用静电吸附作用来节能和储能的微型飞行器。这种微型飞行器的顶部嵌入了厚度小于200纳米的可切换的静电吸附装置,可以吸附在玻璃、木头和树叶等不同物体的表面,吸附静止时的能耗只有飞行状态的千分之一。而且,只要切断电源,机器人又可轻松地重新起飞。该研究验证了一个通用的解决方案,可以让微型飞行机器人在不用快速耗尽能量的情况下运行更长时间。微型飞行机器人将来可用于环境监测和救灾工作等。
论文标题:Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet
DOI: 10.1038/NMAT4604
期刊:Nature Materials
Altmetrics指数:709
磁性材料是现代电子学和信息存储的基础,因此,科学家们努力追求发现新的磁性行为和新的物态,量子自旋液体就是其中一个热点研究方向。科学家们认为,量子自旋液体隐藏在某些磁性物质内,但一直未能在自然界中观测到。美国橡树岭国家实验室的研究团队在二维材料α-氯化钌(α-RuCl3)内发现了量子自旋液体存在的证据。他们用中子照射α-氯化钌晶体,获得了特定的波纹状图案,这为二维材料中的量子自旋液体的存在提供了直接的证据。研究人员表示,该研究或有助于量子计算机的研制。
论文标题:A Schrodinger cat living in two boxes
DOI: 10.1126/science.aaf2941
期刊:Science
Altmetrics指数:699
美国耶鲁大学与法国国家信息与自动化研究所的研究团队共同创造了一只可以同时存在于两个不同的箱子里、既死又活的“薛定谔的猫”。该研究团队设计了两个微波腔,以超导人造原子作为单腔猫态的纠缠对,实现了双模式猫态。这种操控多重量子态的能力为冗余编码量子比特之间的逻辑运算铺平了道路,可用于容错量子计算和量子通信。
论文标题:Dynamic Stratification in Drying Films of Colloidal Mixtures
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.118301
期刊:Physical Review Letters
Altmetrics指数:675
英国和法国的物理学家确定了涂料干燥时的一种新的物理机制,可导致不同大小的颗粒分离。基于计算机模拟和实验,研究表明较小的颗粒会一起协力在一个方向上推动较大的颗粒,从而导致干燥材料的分层。在传统观念中,较大的颗粒应积聚在蒸发膜的空气侧,较小的颗粒在另一侧。这项工作颠覆了涂料干燥的传统观念,在其研究的混合物中,较小的颗粒聚集在空气表面附近,而不是在另一侧。了解这种效应,会促进一系列有用的材料的发现,可用于防晒霜、电子工业用的分层薄膜、油墨印刷以及更好的涂料。
论文标题:MoS2 transistors with 1-nanometer gate lengths
DOI: 10.1126/science.aah4698
期刊:Science
Altmetrics指数:592
美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究团队制造出利用碳纳米管和二硫化钼,制造出目前世界上最小的晶体管,其栅极长度仅有1纳米。该研究团队以单壁纳米管作为栅极,二硫化钼为沟道,制造出栅极长度为1纳米的晶体管。尽管离把这种晶体管集成到芯片上还有很长一段距离要走,但这一研究成果打破了半导体业界认为栅极小于5纳米的晶体管无法正常工作的观念,同时也表明,只要对半导体材料和半导体器件架构进行适当的设计,摩尔定律在未来一段时间内还将继续有效。
9.以色列科学家首次在实验室中模拟“霍金辐射”现象
论文标题:Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole
DOI: 10.1038/NPHYS3863
期刊:Nature Physics
Altmetrics指数:592
以色列科学家使用超冷原子产生玻色-爱因斯坦凝聚,然后使其超声速运动,产生类似黑洞的视界线(event horizon)并观察声子对在视界线两侧的状态,从而模拟黑洞产生的霍金辐射。评论认为,对黑洞霍金辐射进行直接观测几乎是不可能的,此前的人工模拟黑洞实验从未从自发量子涨落角度进行过研究,因此这项新的研究可能是目前最接近的霍金辐射模拟成果。许多科学家表示这是一项极为前沿的研究,但同时也提出了各自的怀疑,包括实验无法解决黑洞信息悖论等。
10.英国科学家发现了氢的“第五相”——固态金属原子氢
论文标题:Evidence for a new phase of dense hydrogen above 325 gigapascals
DOI: 10.1038/nature16164
期刊:Nature
Altmetrics指数:576
英国爱丁堡大学的科学家通过高压实验,发现氢存在一种新的物质状态——被称为氢的“第五相”的固态金属原子氢。研究团队利用金刚石对顶砧技术,在325吉帕斯卡的压强和27摄氏度的条件下,获得了氢的第五相存在的证据。虽然该发现与固态金属氢有相似之处,但研究人员并没有宣布他们发现了金属氢,仅宣称发现了金属氢的先驱。金属氢是室温超导体,也是高能清洁燃料,并可能在可控核聚变和新式武器中发挥重大作用。该工作被认为是氢研究领域的里程碑。
三、化学
论文标题:An elastic second skin
Doi:10.1038/NMAT4635
期刊:Nature Materials
Altmetrics指数:2272
每个人都希望肌肤保持年轻的状态,然而随着年龄增长,皱纹还是会在人脸浮现。麻省理工学院Robert Langer教授等发明了一种新型聚合物薄膜材料,这种材料宛如人的“第二层皮肤(second skin)”,具有减缓皱纹的功效。把这种材料涂抹在眼袋处,可以有效缓解眼袋的程度,效力可维持24小时。该材料还有很好的保湿性和弹性,以及生物安全性。未来,这种材料可能用于皮肤病的治疗以及肌肤美容等方面。
论文标题:A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)
DOI: 10.1126/science.aad6359
期刊:Science
Altmetrics指数:1949
塑料虽然给人们生活带来了方便,但其难以降解的特点也带来了严重的环境问题。日本京都工艺纤维大学和庆应义塾大学的科学家发现一种微生物,可以降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),这是一种常见的用于饮料包装的塑料。与通常需要高温高压的降解方法相比,该微生物只需要在30oC下利用两种酶就能将PET降解为对苯二甲酸和乙二醇单体。
论文标题:An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots
DOI: 10.1038/nature19100
期刊:Nature