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9月19日(星期四)消息,国外知名科学网站的主要内容如下:

《自然》网站(www.nature.com)

物理学家首次观察到夸克间的量子纠缠

科学家首次观察到了夸克之间的量子纠缠。此项突破在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)完成,可能为进一步探索高能粒子中的量子信息打开大门。

几十年来,科学家们一直在测量电子和光子等粒子的量子纠缠,这种现象通常在低能量或“安静”的环境中较容易测量,比如量子计算机所需的超低温环境。然而,在像大型强子对撞机(LHC)中,质子碰撞是相对嘈杂和高能量的,这让从这些高能量碰撞的碎片中测量量子纠缠变得更加困难。

为了在大型强子对撞机中观察到量子纠缠,ATLAS探测器的物理学家分析了约100万对顶夸克和反顶夸克——它们是已知最重的基本粒子及其反物质对应体。研究人员在去年9月宣布了这一发现,并在最新一期的《自然》(Nature)杂志上详细报告了这一成果。与此同时,CMS探测器的物理学家也在今年6月发布在预印本服务器arXiv上的报告中证实了这一观察结果。

科学家并不怀疑顶夸克对会产生量子纠缠。粒子物理学的标准模型——目前解释基本粒子及其相互作用的理论框架——本质上基于量子力学,但最新的测量结果依然具有重要价值。

《科学》网站(www.science.org)

“不朽”生物或揭示传染性癌症的奥秘

传染性癌症是生物学中最奇特的现象之一。这种肿瘤细胞可以像传染病一样从一个个体扩散到另一个个体。袋獾几乎被两种传染性肿瘤灭绝,而另一种则会在狗的生殖器上引发恶性肿瘤。

这些癌症是一个进化谜团:某些肿瘤是如何,以及为什么能够跨物种传染?

科学家或许即将解答这一问题。在一篇发表在《英国皇家学会学报B》(Proceedings of the Royal Society B)上的研究中,法国国家科学研究中心(CNRS)的研究人员报告了一种实验室中自发产生的传染性肿瘤。这一发现来自于水螅——一种小型海葵状的淡水动物。众所周知,水螅极易患癌。研究人员希望,这一发现能帮助更好地理解肿瘤如何发展、进化并扩散,从而最终为预防或控制野生动物中的传染性癌症提供线索。

水螅以“长生不老”闻名:健康的个体似乎能够无限期存活而不显现衰老迹象,甚至可以再生损伤的部分。然而,水螅也容易患癌症。圈养的野生水螅经常长出肿瘤,这使它们成为研究癌症发生机制的理想对象。由于水螅是无性繁殖动物——通过“萌芽”产生自己的克隆体,研究人员可以追踪遗传因素在癌症发生中的作用。

为了验证肿瘤是否是从亲本水螅遗传而来,研究小组还筛查了没有癌症的水螅无性繁殖后代。结果显示,来自癌症父母的水螅患肿瘤的概率是无肿瘤父母后代的四倍,尽管它们的基因完全相同。

《每日科学》网站(www.sciencedaily.com)

1、用丝绸和石墨烯制成的柔性电路即将问世

丝绸作为珍贵商品,已有数千年历史。现在,它有望引领微电子和计算机领域的全新方向。

虽然丝蛋白已被用于设计电子产品,但其应用范围一直受限,部分原因在于丝纤维的复杂结构。然而,由美国能源部西北太平洋国家实验室(PNNL)领导的研究团队已突破这一难题。他们在《科学进展》(Science Advances)杂志上报告称,研究团队在石墨烯(一种导电性优异的碳基材料)上成功形成了一层均匀的二维丝蛋白膜。

这种新型材料——石墨烯与丝蛋白的结合——有望成为可调谐的敏感晶体管,应用于可穿戴和植入式健康传感器。PNNL团队还看到了其在计算神经网络中的潜力,作为关键组件构建“忆阻器”,模仿大脑功能并推动神经网络的发展。

研究人员通过精确控制实验室条件,使丝蛋白片层高度有序排列,并形成常见的平行β-片结构。成像研究和理论计算表明,这些薄膜具有稳定的自然结构,其厚度不到DNA链的一半,支持生物电子工业的小型化趋势。

此研究是控制功能电子元件丝层的第一步,未来的关键研究领域包括提高丝绸集成电路的稳定性与导电性,以及探索其在生物可降解电子产品中的应用潜力。

2、韦伯望远镜揭示星系碰撞的更多细节

天文学家对Arp 107星系的研究揭示了恒星形成的细节,以及数亿年前两个星系碰撞的过程。Arp 107位于小狮座(Leo Minor),距地球约4.65亿光年。

Arp 107由一对碰撞中的星系组成。早在2005年,美国宇航局(NASA)的斯皮策太空望远镜曾用红外线观测这一区域,但詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)提供了更高的分辨率。

韦伯望远镜的观测显示了两星系内的恒星及其相互作用,清晰展示了一条由恒星和气体组成的“桥梁”,这些气体是在星系交互过程中被拉出的。

其中一个是螺旋星系,属于塞弗特星系群;另一个是椭圆星系,以类星体为主。塞弗特星系因比类星体更接近、更便于观测,成为研究低能光(如红外线)现象的理想目标。

韦伯望远镜捕捉到了这对星系的合并过程,这一过程可能持续数亿年。随着碰撞后的重建,Arp 107星系的形态将会发生变化,并为未来的天文学家提供更多研究机会。

《赛特科技日报》网站(https://scitechdaily.com)

1、人工智能揭开埋藏在沙粒中的数百万年历史

斯坦福大学的研究人员开发了一款名为SandAI的人工智能工具,能够揭示跨越数亿年的石英砂颗粒的历史。SandAI可以精准识别风、河流、海浪或冰川是如何形成并沉积这些沙粒的。

该工具为研究人员提供了一个独特的窗口,帮助揭示过去的地质历史,特别是那些没有化石等其它线索保存的时代和环境。SandAI的微结构分析方法还可以用于法医学领域,例如打击非法采砂行为。

该研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

传统上,微结构分析是依靠放大镜和显微镜手动完成的,分析结果主观且耗时。通过引入机器学习,SandAI使沙粒的微观分析变得更为定量、客观,并可广泛应用。它还能分析单个沙粒,提供更完整的评估。

研究团队已将SandAI在线发布,供公众使用,并计划根据反馈继续改进工具。

2、决定癌症免疫疗法成功的5个关键因素

免疫疗法通过激活免疫系统来靶向肿瘤,彻底改变了癌症治疗方式。然而,只有20%至40%的患者表现出积极反应,不同癌症类型的反应率也不同。确定哪些患者将从免疫治疗中受益是研究的主要方向之一。

许多研究探索了肿瘤的独特特征、周围微环境和患者的免疫系统。尽管取得了这些进展,但目前尚不清楚哪些生物标志物反映了相同的潜在因素,或者有多少不同的因素独立地影响了这种治疗的成功。

西班牙巴塞罗那生物医学研究所(IRB Barcelona)的研究人员已确定了5个关键因素,它们影响了患者对检查点抑制剂(CPI)疗法的反应及生存率。CPI是一种广泛用于癌症治疗的免疫疗法。这一发现发表在《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志上,为癌症个性化治疗带来新的希望。

研究人员确定的5个关键因素是:肿瘤突变负担(TMB);有效T细胞浸润;肿瘤微环境中转化生长因子β(TGF-β)的活性;患者既往治疗史;以及肿瘤增殖潜力。这些因素与不同癌症类型的CPI疗效有关,研究团队通过六个独立人群共1491名患者的数据验证了这一结论。(刘春)

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