反物質之謎的中微子線索
2020-11-27 騰訊網自然每周簡報2020年4月21日第26期
親愛的讀者們：
本期周報中，你可以讀到：物理學家發現了中微子線索，或許有助於解開反物質之謎；有些化學家認為水根本不是一種液體——而是兩種液相共存的混合物。一處挪威山口的冰川消退了，暴露出了底下數千年前的人工製品。人工智慧發展到今天，可以自己教自己了嗎？
最新資訊
1. 反物質之謎的中微子線索
超級神岡中微子探測器上布置的光電倍增管（《朝日新聞》摘自蓋蒂圖片社）
物理學家發現了迄今為止最有力的證據，證明中微子和反中微子之間是有本質區別的。研究人員在日本東海的一個加速器中產生了中微子和反中微子並且使它們穿過地殼射向295公裡外的超級神岡探測器。研究小組發現中微子的一種「味道」—— μ子中微子——變成其他粒子的速率不同於其反物質孿生兄弟。如果這些結果被證實，將有助於解開宇宙最大的謎團：為什麼物質多於反物質。（Quanta|參考文獻：《自然》論文）
《自然》Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations
長按並識別右方二維碼，閱讀全文
2.水到底是什麼
水與地球上的大部分其它液體都不一樣：它至少有66種奇異特性，包括高表面張力、高熱容、高熔點、高沸點以及低壓縮性。一些化學家認為它根本不是一種液體，而是兩種不同的液相共存於一混合物中。數學家兼模型工作者John Russo說：「我們無法倒滿一個含兩種水的杯子，但是一些實驗間接地觀察到兩種液相水之間的轉化。」（《化學世界》）
3. 上任僅3個月，歐洲研究委員會主席辭職
上任僅3個月的歐洲研究委員會（ERC）主席——納米生物學家Mauro Ferrari突然宣布辭職。Ferrari表示他辭職的原因是因為歐盟沒有對新冠肺炎危機做出適當的應對，特別是ERC拒絕了他為抗擊新冠病毒疫情設立項目的提議。而這個享有盛譽的基金資助機構以一份異常強硬的聲明做出回應，稱委員會全體一致要求Ferrari辭職，而且Ferrari在很大程度上玩忽職守。（《自然》）
《自然》President of Europe’s premier science funder resigns amid criticism that he neglected post
長按並識別右方二維碼，閱讀全文
4.大氣中的甲烷含量達到歷史最高水平
北達科他州一座油井的甲烷氣體噴焰和石油鑽井（Richard Hamilton Smith / Getty）
大氣中的甲烷濃度已經達到了歷史最高水平。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)運營的眾多採樣點所採集的數據顯示，這種強效溫室氣體的濃度正在上升，並且上升速度正在加快。甲烷有來自諸如溼地這樣的天然來源，也有來自石油、天然氣開採和畜牧業這樣的人類活動。氣候科學家Drew Shindell感嘆道：「現在都2020年了，甲烷含量不但沒有下降，甚至沒有穩定下來。事實上，這是我們在過去20年裡所能見到的最快的增長率之一。」（《科學美國人》｜更多請見：《美國天然氣田的甲烷洩漏超過了政府的估計》（《自然》，2018年）｜參考文獻：NOAA報告）
5.望遠鏡上飛機划得來嗎？
《自然》雜誌的一項調查發現，美國宇航局（NASA）的機載平流層紅外天文臺（SOFIA）的產出成果數在其所有主要的天文設施中幾乎墊底，但是該任務卻是僅次於哈勃太空望遠鏡的第二昂貴的項目。這個美德天文臺未能達到每年產出150篇以上科學論文的目標。事實上，在2014年至2018年期間，它平均每年只產出21篇論文，比大多數主要天文臺都要少，不過在過去一年裡它的產量有所上升。一個獨立審查小組通過信息自由請求獲得的覆核報告，對該天文臺的投資回報提出質疑。（《自然》）
《自然》Is this telescope-on-a-plane worth its pricetag?
長按並識別右方二維碼，閱讀全文
6.融冰為考古學家奉上的盛宴
挪威一處山口因為冰川消退而露出了豐富的可以追溯到維京時代甚至更早時期的人工製品。當地考古學家在2011年首次關注到這個山口，當時一件可能有1700多年歷史的古羊毛披褂在此出土。2019年冰雪消融加劇，諸多古物件顯露出來，包括石冢、小型庇護所的遺蹟、乳製品和馴鹿毛皮等。冰封使得許多物品得以保存在極精緻的狀態。中世紀及環境考古學家James Barrett表示：「人們可能會發現一些弓箭箭翎保存完好，箭筋還在，將羽毛黏貼到箭杆上的膠水都在。」（《衛報》｜參考文獻：《古物》雜誌論文）
7. 剛果民主共和國的伊波拉疫情尚不能宣布結束
在剛果民主共和國貝尼（Beni）的治療中心，醫生正在注射一種實驗性疫苗（Andia/ Universal Images Group via Getty）
就在世衛組織準備宣布伊波拉疫情正式結束的前兩天，剛果民主共和國(DRC)內出現了一例新的伊波拉病例，因此必須重新開始42天觀察期的計數，才能正式宣布疫情結束。DRC的公共衛生工作者目前身處兩大戰「疫」前線：新冠肺炎和伊波拉。（《自然》）
《自然》For Ebola in the Democratic Republic of the Congo, the end will have to wait
長按並識別右方二維碼，閱讀全文
8.計算機，教自己
計算機科學家表示，人工智慧的進一步發展將需要機器自學。機器學習在過去十年取得了令人矚目的突破，這在很大程度上是通過「監督」訓練實現的：算法要處理大量此前被人類標記過的數據（例如，關於區分貓狗的圖片）。但「自我監督」程序（如AlphaGo Zero）和「非監督」技術不需要人類標記，而且能夠在發現新自然規律或協調運動等任務中表現得更好。畢竟，嬰兒是通過蹣跚學步來學習走路的，而不是被告知哪些動作是正確的。「人類不需要那麼多的監督。」機器學習先驅Yoshua Bengio如是說。（《紐約時報》）
9.化學家迎來核磁共振捷徑
開源機器學習現在可以將某些化學分析的時間從原來的8小時縮減到1分鐘。一款名為「DP4-AI」的軟體工具能獲取核磁共振（NMR）數據，並自動從候選組中尋找最可能的結構。該工具的發明者表示，化學家們不必擔心自動化會令他們失去分析光譜的能力。合成化學家Jonathan Goodman說：「計算機並沒有阻止人們做算術，而是讓我們更快、更準確地做複雜的算術。」（《化學世界》｜參考文獻：《化學科學》雜誌論文）
本周圖片
BepiColombo在4月10日飛越地球時拍下了這張照片。該宇航器在飛往水星的途中利用地球的引力減速。新冠病毒疫情使得BepiColombo任務控制小組的大部分成員不得不在家觀看這一過程。（《自然》）
(ESA/BepiColombo/MTM, CC BY-SA 3.0 IGO)
《自然》Mission control on Skype: how to fly a spacecraft during a pandemic
長按並識別右方二維碼，閱讀全文
英文版Nature Briefing
每個工作日，您的郵箱都能收到由自然科研高級編輯撰寫，客觀而獨立，為科研群體量身定製，精選來自《自然》和其他全球資訊平臺的最新、最具價值的內容。
如何訂閱：
前往Go.nature.com/wechat或長按右側二維碼即可訂閱
網頁端查看：
點擊下方「查看原文」即可直接查看英文官網。
喜歡今天的內容嗎？喜歡就點個「在看」吧
相關焦點
-
破解科學之謎：反物質去了哪裡？
但科學不是萬能的，科學也有未解之謎。1928年，英國物理學家保羅.狄拉克建立了著名的狄拉克方程，從理論上預言了負能量的存在。1931年，狄拉克又提出「反粒子」概念來解釋「負能現象」，預言了反粒子、反物質的存在。 -
宇宙剩下的未解之謎之一:為什麼物質比反物質還多?
我們知道，關於我們宇宙剩下的其中一個未解之謎是：物質為什麼有比反物質多？然而一項研究表明奇怪的中微子行為或許可以解釋長久以來的反物質之謎！反物質說到這裡，或許許多人對反物質存在疑惑，什麼是反物質呢？而電子的反粒子是正電子，它帶有與電子相同的質量，能量，自旋和等量的正電荷（正電子的電荷為+1，負電子的電荷為-1），但電性相反，正電子也就是電子的反物質。由此延伸，反物質是正常物質的反狀態，科學家設想在宇宙中可能存在完全由反粒子構成的物質，也就是反物質。反物質和物質共同構成了這個宇宙，當正反物質相遇時，雙方就會相互湮滅抵消，發生爆炸並產生巨大能量。 -
希格斯玻色子或能解開物質-反物質之謎 | 科技早頭條
將環球科學設為星標周一至周五早間第一時間掌握最新鮮的全球科技資訊· 物理學 ·希格斯玻色子或能解開物質-反物質之謎最初的大爆炸產生了物質與反物質。由於正反物質相遇會湮滅，而如今宇宙由正常物質構成，說明最初的物質含量略高於反物質。正反物質不對稱性的原因，一直是未解之謎。在一篇上傳至預印本網站的論文中，美國布魯克海文國家實驗室的科學家提出，這一問題可能與希格斯玻色子有關。作者指出，宇宙誕生之初，可能存在3種高能希格斯玻色子，它們很快衰變，並在該過程中生成正常物質。此外，這3種粒子能與反物質反應、湮滅。 -
宇宙之謎:反物質失蹤、黑色的太空及DNA代碼
一，反物質失蹤之謎 138億年前的一瞬，「砰」的一聲，宇宙從「奇點」爆炸，物質粒子與反物質粒子同時誕生又逐對湮滅。 也許「上帝」出了偏差，物質總量比反物質多了十億分之一。 -
宇宙存在之謎:反物質
而狄拉克就將量子力學的薛丁格方程進行了相對論化，用洛倫茲變換進行了處理，這樣狄拉克方程，就能夠既滿足量子力學，又滿足相對論但是狄拉克方程有一個非常反直覺的問題，根據狄拉克方程去求解會發現，電子是存在負能級的，也就是說電子還存在比基態能量更低的狀態，負能級狀態。當時的科學界沒有人能夠理解，也沒有人能夠找到存在負能級的電子。 -
奇怪的中微子行為可以解釋長期存在的反物質之謎
關於我們的宇宙剩下的一個大問題是，為什麼物質比反物質多。我們可能離破解宇宙中最大、最根本的謎團之一又近了一大步。科學家們認為，當宇宙在近140億年前誕生時，它含有等量的物質和其奇異的對應物-反物質。反物質粒子與它們的「正常」表親具有相同的質量，但電荷相反。 -
新的CERN研究揭示了物質反物質之謎
這個事件產生了相同數量的物質和反物質。據信，每個粒子都有一個與其自身幾乎完全相同但具有相反電荷的反物質伴星。當粒子和它的反粒子相遇時，它們會相互湮滅 - 在一陣光線中消失。為什麼我們今天看到的宇宙完全是由物質構成的，這是現代物理學最大的奧秘之一。如果有相同數量的反物質，宇宙中的一切都將被消滅。我們的研究揭示了物質和反物質之間這種不對稱的新來源。 -
反物質研究或可解開萬物存在之謎？
在宇宙誕生之初產生了等量的物質和反物質，理論上，每個粒子都存在一個只有電荷相反，其它性質幾乎完全相同的反物質。而物質和反物質無法在一個物理空間共存，因為二者相遇會發生湮滅，然後以光子的形式釋放能量。這12種粒子都有其相應的反物質粒子，它們的唯一區別就是擁有相反的電荷。理論上，物質和反物質應該互為完美的鏡像對稱。但事實上並非如此。2019年，科學家在大型對撞機實驗中首次觀測到了粲粒子（包含粲夸克的粒子）衰變中的電荷-宇稱破壞，也稱之為CP破壞。 -
如何製造反物質
電荷吸引的原則並沒有改變：無論對物質還是反物質而言，正負電荷都在互相吸引。因此，構成原子、組成分子、堆積成大塊物質的那些電磁力應該同樣可以構建出反原子、反分子和大塊反物質。 能量與物質就我們目前所知，物理學法則暗示宇宙大爆炸(有科學家認為現在的宇宙是在一次大爆炸後形成的 本網注)的能量應該凝結成了等量的物質與反物質。 -
關於反物質的十件事:人體也會釋放反物質
自1928年英國物理學家保羅·狄拉克預言反物質存在以來，反物質一直是科學家眼中的「香餑餑」。科學家們認為，反物質研究在高能物理、宇宙演化等方面具有重要意義，深入研究反物質，是解開宇宙起源之謎的重要環節。反物質也是很多科幻小說中的「標配」。 -
困擾已久,反物質之謎!中微子的奇特行為或可揭開其神秘面紗
宇宙最大的謎團之一——為什麼物質多餘反物質。離破解宇宙中最重要最基本的謎團之一，我們又近了一大步。科學家們認為，在宇宙140億年前誕生之初，包含了等量的物質和它奇異的對應物——反物質。反物質粒子與它們對應的正常的物質粒子擁有相同的質量，相反的電荷。也許最著名的一對就是電子（正常物質，帶負電荷）和正電子（反物質，帶正電荷）。 -
反物質之謎、宇宙起源、時空旅行……這些都和神秘的「宇宙弦」有關?
大爆炸後不久，宇宙膨脹拉伸了我們宇宙的微小種子，並將能量轉化為物質。物理學家認為，膨脹最初產生了等量的物質和反物質，它們在接觸時相互湮滅。但後來發生了一件事，使天平向物質方向傾斜，讓現在我們能看到和觸摸到的一切都成為了存在——一項新的研究表明，這其中的原因可能隱藏在一種時空中非常細微的漣漪中。天平是如何傾斜的? -
關於反物質的十件事:人體也會釋放反物質—新聞—科學網
星際迷航》中的反物質星艦「企業號」 中微子或是自己的反粒子 研究反物質被認為是揭開宇宙起源之謎的重要途徑 歐洲大型強子對撞機 反物質火箭假想圖 本報記者 劉 霞 綜合外電 除了我們常見的物質外，宇宙中還存在著反物質。 -
20世紀最大不解之謎是反物質幹的？科學家思想可能打滑了，真相已經揭開
由於通古斯位於俄羅斯的偏遠地區，人煙稀少，加之又沒有碎片和殘骸留下，這次大爆炸一直是20世紀最大的不解之謎，人們對此提出了上百種說法和解釋，但都無法完全吻合爆炸時發生的怪異現象。最有意思的說法是1965年三位科學家提出來的，反物質從太空墜落造成了通古斯大爆炸。後來英國物理學家弗蘭克·克洛斯還在科普書籍《反物質》中對此進行了解釋，稱罪魁禍首是一塊反物質巖石，大約一米見方。 -
如何製造反物質(全文)
電荷吸引的原則並沒有改變：無論對物質還是反物質而言，正負電荷都在互相吸引。因此，構成原子、組成分子、堆積成大塊物質的那些電磁力應該同樣可以構建出反原子、反分子和大塊反物質。 能量與物質就我們目前所知，物理學法則暗示宇宙大爆炸(有科學家認為現在的宇宙是在一次大爆炸後形成的 本網注)的能量應該凝結成了等量的物質與反物質。 -
宇宙中反物質存在之謎(尋找反物質)
尋找反物質，這種想法看起來有些奇怪，但科學探索差不多從來都是從一種奇特的想像開始的。因此 ，尋找太空中的反物質和暗物質，一直是天體物理、粒子物理和宇宙論面臨的重大疑難問題。宇宙中可能 存在反物質的想法，源於被科學界普遍公認的大爆炸學說。 -
宇宙中物質與反物質為何不對稱?答案或在引力波
物質與反物質為何不對稱？答案或在引力波 本報記者 劉 霞 今日視點 現有的宇宙大爆炸理論認為，我們身處的宇宙源於138億年前的一次大爆炸，但這一理論也認為，大爆炸時產生了等量的物質和反物質，而正反物質相遇時會彼此湮滅，使一切煙消雲散。 -
人類如何製造出反物質?
儘管反物質聽起來很奇特，但如果你遇到一塊反物質，它對物質來說也不會有什麼不同。即使是物質和反物質的單個原子也無法區分。只有在原子內部，它們的真正性質才很明顯。它強化了物質和反物質在完美平衡中出現的觀點。那麼缺失的反物質在哪裡呢？解決這個謎題需要研究反物質原子。如果正電子恰好被反質子的電場捕獲，就會有一個反氫原子。它沒有淨電荷，但它會對磁場做出反應。但是你如何保存一種物質，它能破壞它接觸到的任何東西呢？ -
脈衝星周圍出現伽馬射線光暈,反物質之謎與其有何關係?
專家們表示，如果人眼可以看到，則我們會看到這種伽馬射線「光暈」在天空中的出現將比月球的滿月大40倍，這種結構可以為長期存在的關於我們附近的反物質之謎提供一個解決方案。某天體物理學家表示說：「我們的分析表明，相同的脈衝星可能會導致長達十年之久的謎題，為什麼一種類型的宇宙粒子在地球附近異常豐富。」 -
月球是由反物質組成的嗎
大家好，歡迎收看我的百家號小月講科技，今天小編要給大家介紹的是月球是由反物質組成的嗎？月球是離我們最近的天體,由地球出發的太空人已在月球上登錄過。如果月球是由反物質組成的,那麼在那位太空人與月球接觸時,湮滅過程早已把他轉化為介子了。這是直接證據,表明月球是正物質天體。至於太陽,那是人類沒有可能登陸的地方。那麼怎麼才能知道它不是由反物質組成的呢?