宇宙精細結構常數最精確測量結果出現,精度提升3倍

2021-01-20 科技與生活視野

·物理學·

宇宙精細結構常數精度提升3倍

圖片來源:Pierre Cladé, Sada Guellati-Khélifa et Tatsumi Aoyama

物理理論的驗證和應用需要測量精確的基本物理常量,精細結構常數用於表徵光和帶電基本粒子(如電子)之間的相互作用強度。近日,在一項發表於《自然》的最新研究中,科學家通過改進實驗裝置,並利用超冷銣原子(溫度接近絕對零度)吸收光子時以一定速度反衝的性質,對精細結構常數進行了迄今為止最為精確的測量。結果顯示,該數值精度可達11位有效數字,較之先前測量的精度提高了3倍。研究人員表示,該研究為檢驗標準模型的理論預測開闢了新前景,有助於探索宇宙中暗物質的起源等問題。

·醫學·

首次逆轉衰老造成的視覺損傷

2012年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者之一山中伸彌,發現導入四種轉錄因子可以將終末分化的體細胞重編程為多能性幹細胞。新發表於《自然》的一項研究中,科學家利用腺相關病毒作為載體,將其中三種轉錄因子(Oct4、Sox2 和Klf4)導入小鼠的視網膜中,促進了視神經損傷小鼠的視神經再生,逆轉了青光眼(glaucoma)帶來的眼部損傷及老年小鼠由衰老導致的視力衰退。該研究是人類首次成功地通過表觀遺傳重編程(epigenetic reprogramming)逆轉動物的衰老時鐘,並有望將其應用於其他器官。

·航天·

嫦娥五號探測器已完成月面採樣和打包

圖片來源:中國探月工程

據國家航天局消息,12月2日22時,經過約19小時月面工作,嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣,並已按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。自動採樣是嫦娥五號任務的核心環節之一,探測器需經受住超過100℃的月面高溫,克服了測控、光照、電源等方面的條件約束,依託全新研製的地外天體樣品採集機構,通過機械臂表取和鑽具鑽取兩種方式分別採集月球樣品。著陸器配置的月壤結構探測儀對採樣區地下月壤結構進行了分析判斷,為採樣提供了數據參考。為確保月球樣品在返回地球過程中,保持真空密閉以及不受外界環境影響,探測器在月面對樣品進行了密封封裝。此外,在採樣和封裝過程中,科技人員在地面實驗室根據探測器傳回數據,仿真採樣區地理模型並全程模擬採樣,為採樣決策和各環節操作提供了重要依據。(人民日報)

·氣候·

《柳葉刀》:任何國家都不能倖免於氣候變化對健康的影響

最新公布的《柳葉刀健康與氣候變化倒計時》2020年報告指出, 任何國家無論貧富,都不能倖免於氣候變化對健康的影響。報告新證據顯示,過去20年裡,與高溫相關的老年人死亡人數上升了54%。去年,全球的生產力持續下降,全球因高溫損失了3020億工時,其中印度一個國家的損失就佔了全球的 40%。炎熱和乾旱也導致山火爆發風險急劇增加,造成燒傷、煙塵對心肺部的傷害等健康影響,同時導致社區的流離失所。自21世紀初以來,在128個國家中,面臨山火風險的人口在增加,其中美國的增幅最大。

報告指出,通過將升溫限制在2℃以內,並使氣候行動與疫情後的復甦相一致,將為各國提供近期和長期的健康效益,而健康效益又可以帶來數十億的經濟效益,這可能會超過用於應對氣候變化的成本,也為採取綠色刺激措施提供了支持。疫情後,全球會投入數萬億用於經濟刺激,這是同時應對流行病和氣候變化的方式並實現三贏的絕佳機會。

·食品科學·

人造雞肉全球首次獲批

總部位於加州的美國食品技術初創公司Eat Just當天宣布,其「人造雞肉」已獲得新加坡政府批准。新加坡食品局當天表示,Eat Just培育的雞肉已符合該局所定的製作雞塊所需的安全標準。這可能將成為全球範圍內「實驗室培植的人造肉」製品首次實現商業化銷售。Eat Just公司表示其培育的雞肉符合家禽肉的標準,微生物含量遠低於常規雞肉,而且清潔度更高。生產過程中不使用任何抗生素。據悉,這種肉將以「雞塊」的形式出售,每塊肉售價50美元。

·行星科學·

火星上最適合生存的地方在其表層數千米下

火星在41億年至37億年前或存在大量的液態水,但在這一時期,太陽的熱量並不足以加熱其冰層並使之融化。一項發表於《科學·進展》的研究對此提出了新的見解。研究人員認為火星內部的鈾、釷和鉀等放射性元素能衰變通過產生地熱,能融化冰層產生液態水。他們通過對火星數據進行分析,支持火星在41億年前擁有地熱融冰的條件。但隨著磁場的喪失,它逐漸失去了表層的液態水,而只有在地下幾千米處或穩定存在著的液態水,這也是火星上最適合生命存在的地方。

·環境·

漂流瓶追蹤塑料汙染,94天傳播2845公裡

圖片來源:埃克塞特大學

塑料汙染是當今環境汙染的重要成分之一。埃克塞特大學和倫敦動物園協會的研究人員進行了一項研究,他們將帶有GPS標籤的塑料瓶放入恆河和孟加拉灣中,發現漂流瓶擴散非常快,94天內最遠距離達到2845公裡。海上的漂流瓶起初沿著洋流運動,但不久之後就擴散到更大範圍。研究使用了25個500毫升的瓶子,其大小、形狀和浮力都和一般飲料瓶相近。研究人員表示,塑料瓶中的硬體是完全開源的,確保其他研究人員可以複製,修改或增強其方案。同時,他們還希望這些漂流瓶可以成為教育,增強環保意識和鼓勵環保行為的有效工具。相關研究成果已經發表在PLoS ONE上。

·新冠疫情·

截至北京時間12月3日9時,據約翰·霍普金斯大學最新統計,全球累計新冠確診病例 64367697例,死亡病例1489897例。較前日,新增確診病例615766例,新增死亡病例11921例。

12月2日,德國最大肉類加工企業通尼斯集團下的肉聯廠又被曝出發生了新冠聚集性感染。涉事肉聯廠日前展開的大規模新冠病毒檢測顯示,有172名員工檢測結果呈陽性。眼下,通尼斯集團計劃將這些員工安置在單獨的隔離區域,並且在本周進行新一輪的病毒檢測。

俄羅斯總統普京要求從下周開始進行大規模新冠病毒疫苗接種。普京表示,整個生產行業和醫療網絡已經做好了準備,現在要邁出第一步。

12月2日0—24時,31個省(自治區、直轄市)和新疆生產建設兵團報告新增確診病例16例,均為境外輸入病例(上海8例,廣東4例,山東2例,湖北1例,陝西1例);無新增死亡病例;新增疑似病例2例,均為境外輸入病例(均在上海)。新增無症狀感染者6例(境外輸入5例);當日轉為確診病例2例(均為境外輸入);當日解除醫學觀察9例(均為境外輸入);尚在醫學觀察無症狀感染者254例(境外輸入248例)。

相關焦點

  • 宇宙精細結構常數是什麼?為什麼它很重要?
    一旦你正確地摺疊成波爾方程,這個常數能夠精確地解釋粗略和精細結構預測之間的能量差異。如此處所示,過冷氘源不僅僅顯示離散水平,而是顯示出標準相長/相消幹涉圖案頂部的條紋。這種額外的邊緣效應是物質精細結構的結果。
  • 哈勃常數迄今最精確的測量:宇宙膨脹比我們想像的還要快
    「這不是兩個實驗得到了不同的結果」,Riess解釋到,「我們測量的是本質上不同的東西,我們團隊觀測宇宙今天如何膨脹,而公認的值是從對早期宇宙的觀測推演而來。這兩種測量方法本身沒有問題,如果得到的結果不匹配,很有可能是連接早期宇宙和現在的宇宙的模型出現了問題。」
  • 美公布普朗克常數最精確測量結果
    美公布普朗克常數最精確測量結果 質量基本單位「千克」將重新定義 2017-07-03 科技日報 聶翠蓉 但這種實物基準容易受環境影響,法國的IPK過去100多年來增重了50微克,導致與質量有關的測量出現偏差,已經不能滿足現代高精尖科技發展的需求。  國際度量衡委員會因此決定,將在2018年改用普朗克常數為基準,重新定義質量單位,從而將所有基本單位都改用自然界基本常數來定義。
  • 精細結構常數或隨空間變化
    常數,就是在任何情況下都穩定不變的數值。發現任何物理常數的變化,都可能對基本物理理論帶來巨大的影響。一份新研究發現,宇宙精細結構常數或隨空間變化,但不隨時間變化。基本常數是構成現代物理理論的重要基石。它們不是從任何理論推導得出,是通過測量得到,並代入公式構建各種理論。因此這些常數哪怕只是發生任何一點點變化,都可能對物理認知形成很大的挑戰,正如人們所說的失之毫釐,差之千裡。精細結構常數是科學家們驗證的熱點。因為,精細結構常數與光速、電子所帶的電荷、普朗克常數和電容率四個常數相關。只要其中任何一個常數出現偏差,都會影響到精細結構常數的結果。
  • 研究人員改進了基本物理常數的測量
    精細結構常數的實驗測量圖示圖像中的背景圖案代表實際的費曼圖,用於幫助計算電子磁矩異常的理論值(使用精細結構常數等進行計算)。用原子表示用於測量反衝速度的原子幹涉儀的方案。圖片來源:PierreCladé,SaïdaGuellati-Khélifaet Tatsumi Aoyama物理理論的驗證和應用要求測量被稱為基本常數的普適值。
  • 著名「魔數」的最精確測量
    比如一個氫原子的結合能大約是與電子質量相應的能量的α²/2倍;再比如,電子的磁矩約比一個帶電的點狀粒子的磁矩稍微大1 +α/(2π)倍。可以說,其數值的大小塑造了我們宇宙現在的樣子。如果這個數字比1/137再小一點,那麼碳就無法在恆星中形成,我們所知的生命就不會存在。
  • 澳科學家研製原子鐘測量宇宙基本常數
    他們的原子鐘將用於一項實驗,測量宇宙的一個基本常數。邁克菲倫等人研製的原子鐘採用稀土元素鐿的原子製造。他說:「與其將它們看成鐘錶,我更喜歡將它們視為人類的終極精度機器。」  與採用微波的標準原子鐘不同,鐿原子鐘將在更高的光頻段下運轉,將時間分割成大約10萬份,用以獲得更高的精確度。
  • 迄今最精確質子電荷半徑測出 精度是此前所有測量結果的2倍
    氫是宇宙中最常見、最基礎的元素,但其質子電荷半徑大小仍是未解之謎。德國科學家在最新一期《科學》雜誌撰文指出,他們利用高精度頻梳技術... 氫是宇宙中最常見、最基礎的元素,但其質子電荷半徑大小仍是未解之謎。
  • 物理學家查明了塑造宇宙的數字,精度為萬億分之81
    在許多物理常數中,光速算是最出名的那個,它不取決於參考系的選取,並幫助愛因斯坦建立了著名的相對論。但是,和光速不同的是,精細結構常數是一個無量綱的數,這意味著它們是抽象數字值,與任何特定類型的單位都沒有關聯。12月2日發表在《自然》雜誌上的一項研究,把精細結構常數的有效數字從8位增加到了11位。
  • 哈勃常數的精確測量研究獲進展
    圖3. 不同測量方法所給出的最新的哈勃常數測量結果。   自1929年埃德溫·哈勃提出星系的視向速度與到觀測者的距離之間呈現線性關係(即後來經典的哈勃定律)以來,對哈勃常數的測量始終是天文學研究中最重要的內容之一。
  • 萬有引力常數的精確測量
    它的精確測量及相關研究在引力實驗乃至整個實驗物理學中均佔據著重要地位。文章指出,雖然引力常數G是最早被認識的基本物理常數,但截至今日,其測量精度仍然是所有物理常數中最差的。根據國際科技數據委員會2014年的推薦值CODATA-2014,G值的相對精度僅約為0.005%,比其它基本物理常數差了至少兩個數量級。
  • 中國科學家測出國際最精確的萬有引力常數
    300多年來,不少科學家在努力測量G值並讓它更精確。就在8月30日凌晨,《自然》雜誌發表了中國科學家測量萬有引力常數的研究,測出了截至目前最精確的G值。  卡文迪許的嘗試  G值不明確,萬有引力定律就算不上完美。但是,地球上一般物體的質量太小,引力幾乎為零,而宇宙裡的天體又太大,難以評估其質量。
  • 我國精細結構常數測量水平成國際先進
    精確測量精細結構常數是確立新的國際單位制的重要一步,近日,由中國計量科學研究院承擔完成的「十一五」國家科技支撐計劃項目課題「精細結構常數測量關鍵技術及電容基準的研究」順利通過由金國藩院士為組長的專家組驗收。
  • 澳科學家研製原子鐘測量宇宙基本常數—新聞—科學網
    他們的原子鐘將用於一項實驗,測量宇宙的一個基本常數。邁克菲倫等人的原子鐘採用稀土元素鐿的原子製造   北京時間10月16日消息,據澳大利亞廣播公司(ABC)10月15日報導,西澳大利亞大學副教授約翰-邁克菲倫領導的研究小組正在與時間賽跑,研製精確度達到世界領先水平的原子鐘。他們的原子鐘將用於一項實驗,測量宇宙的一個基本常數。邁克菲倫等人研製的原子鐘採用稀土元素鐿的原子製造。
  • 我國精細結構常數測量水平進入國際先進行列
    精確測量精細結構常數是確立新的國際單位制的重要一步,近日,由中國計量科學研究院承擔完成的「十一五」國家科技支撐計劃項目課題「精細結構常數測量關鍵技術及電容基準的研究」順利通過由金國藩院士為組長的專家組驗收。
  • 中國科學家測出國際最精確的萬有引力常數—新聞—科學網
    有人說這個發現得益於一顆砸到牛頓腦袋上的蘋果,也有人說這種說法純屬虛構,但無論如何,牛頓成功地讓世界各地的中學課本裡多了一個描述萬有引力的公式:F=G(m1m2)/r2,其中G是萬有引力常數。 他製作了一個輕便而結實的T形框架,並把這個框架倒掛在一根細絲上。如果在T形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力,細絲就會扭轉一個角度。根據T形架扭轉的角度,就能測出受力的大小。 接著,卡文迪許在T形架的兩端各固定一個小球,再在每個小球的附近各放一個大球。為
  • Webb團隊發現宇宙中精細結構常數的非對稱性
    通過天文觀測對於遙遠類星體的分析,Webb團隊發現:理論物理學家最信任的常數「精細結構常數」,竟然不是各向同性。精細結構常數這個精細結構常數是由三個最經常使用的常數決定的:光速,電子元電荷,和布朗克常數。
  • 牛頓未解之謎 中國科學家測最精確萬有引力常數
    300多年來,不少科學家在努力測量G值並讓它更精確。就在8月30日凌晨,《自然》雜誌發表了中國科學家測量萬有引力常數的研究,測出了截至目前最精確的G值。卡文迪許的嘗試G值不明確,萬有引力定律就算不上完美。
  • 為解牛頓未解之謎 中國科學家測得迄今最精確萬有引力常數
    300多年來,不少科學家在努力測量G值並讓它更精確。就在8月30日凌晨,《自然》雜誌發表了中國科學家測量萬有引力常數的研究,測出了截至目前最精確的G值。  G值不明確,萬有引力定律就算不上完美。根據這個實驗,後人推算出了歷史上第一個萬有引力常數G值——6.67×10-11N·m2/kg2。 卡文迪許測出了常數值,但科學家們並不滿足。在他們看來,萬有引力常數G是人類認識的第一個基本常數,而G值的測量精度卻是所有基本常數中最差的。
  • 科學網—透過石墨烯一瞥精細結構常數
    本報訊 英國科學家最近利用可見光線射過單層的石墨烯,瞥見一個重要但神秘的宇宙基本常數——精細結構常數。相關論文在線發表於《科學》雜誌上。 宇宙萬物和地球生命實際上受到一些精確數字的控制,這些常數包括光速、一個電子電荷等。