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6月6日(星期五)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
科技里程碑!量子計算機首次實現高能物理實時動態模擬
夸克等亞原子粒子可通過力場的“弦”相互聯結,當這些弦被拉伸至斷裂時會釋放能量。近期,兩支國際研究團隊利用量子計算機成功模擬了這一現象,並實時觀測其動態過程。相關成果發表於《自然》(Nature)期刊,標誌着量子計算機在超越經典計算機的複雜模擬領域取得重要進展。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室的物理學家指出,絃斷裂是粒子物理中尚未完全理解的關鍵過程。經典計算機雖能計算粒子碰撞的最終結果,但無法完整模擬中間動態。此次量子模擬的實現爲此提供了新途徑。
實驗中,一支團隊使用美國初創公司QuEra的Aquila量子處理器,將信息編碼在二維蜂窩結構排列的原子上,通過光學鑷子固定原子狀態以模擬電場;另一支團隊則通過谷歌量子人工智能實驗室的Sycamore芯片,以超導環編碼量子場。兩者分別採用“類比量子模擬”和“數字量子模擬”策略:前者依賴原子間靜電作用自主演化,後者通過離散操作手動調控。
模擬結果顯示,場中的弦結構可呈現剛性、振動或斷裂等狀態,甚至出現粒子解束縛現象。儘管該成果對材料物理研究具有潛在價值,但相比粒子對撞機中三維高能相互作用(涉及強核力)的完整模擬仍存在差距。專家坦言,目前尚未找到實現高能物理全模擬的技術路徑。
《科學》網站(www.science.org)
大型研究發現:美國人的基因祖源遠比種族標籤複雜
美國一項針對“全民研究計劃”(All of Us Research Program)參與者的研究發現,民衆自我報告的種族和民族身份與實際的基因祖源(genetic ancestry)存在顯著差異。該研究由美國國立衛生研究院(NIH)支持,分析了超過23萬人的基因組數據,結果顯示多數人的基因構成呈現跨大陸的混合特徵,而非與種族標籤嚴格對應。例如,自認黑人或非裔美國人的羣體中,非洲與歐洲祖源的比例差異顯著,而拒絕填報種族的參與者(90%以上爲拉丁裔)則普遍具有非洲、歐洲和美洲原住民的混合祖源。
研究指出,傳統的大陸級祖源分類(如非洲、歐洲、亞洲)過於寬泛,可能掩蓋重要差異。細化分析發現,西中非祖源與較高體質指數(BMI)相關,而東非祖源則關聯較低BMI,說明相近祖源羣體也可能存在健康特徵分化。
學術界普遍認爲種族是社會建構概念,而非生物學分類。儘管自我報告的種族數據仍能反映社會環境對健康的影響(如歧視性政策),但研究者建議採用更精確的祖源分析方法,例如基因重組圖譜。政策層面,美國人口普查局已計劃在2030年普查中合併種族與民族選項,以適配人口混居的複雜現實。
該結論目前僅適用於美國社會。在墨西哥、巴西等混血程度更高的國家,種族分類體系可能呈現不同模式。隨着科學進展,未來或逐步淘汰傳統種族分類框架,轉向更精準的基因祖源研究。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
天文界重磅預測:未來十年,太陽系天體數量或暴增9倍!
由英國女王大學、美國華盛頓大學等機構組成的國際天文學家團隊預測,即將投入運行的薇拉·魯賓天文臺(Vera C. Rubin Observatory)將探測到數百萬個新的太陽系小天體,包括小行星、彗星和其他矮行星,大幅提升人類對太陽系的認知。
這座位於智利帕瓊山脊的天文臺配備8.4米西蒙尼巡天望遠鏡和32億像素的“時空遺產巡天相機”(LSST Camera),能以六色濾光片掃描天空,每晚生成20TB數據,未來十年將構建宇宙延時影像和太陽系高精度圖譜。研究團隊開發的開源軟件“Sorcha”模擬顯示,魯賓天文臺將徹底改變小天體研究,使已知天體數量增長4-9倍。
具體預測包括:
近地天體:發現12.7萬顆(現3.8萬顆),潛在威脅天體探測率超70%,顯著提升行星防禦能力。
主帶小行星:突破500萬顆(現140萬顆),首年獲取三分之一天體的顏色與自轉數據。
木星特洛伊羣:增至10.9萬顆(現約1.5萬顆),揭示太陽系早期物質組成。
海外天體:柯伊伯帶天體達3.7萬顆(現約4000顆),助力研究海王星遷移歷史。
半人馬天體:發現1500-2000顆,首次觀測其向彗星的演化過程。
魯賓天文臺的多色觀測能力將使研究從“黑白”步入“彩色”時代,其數據將幫助科學家重構行星形成與演化歷史,並更精準評估近地天體風險。該天文臺計劃於今年6月23日發佈首批影像,年內啓動全面科學觀測。相關模擬工具和數據集已開源,供全球研究者使用。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
能源界重磅突破:MIT黑科技或讓煉油能耗直降90%
將原油轉化爲汽油、柴油等燃料的煉油過程消耗全球約6%的能源,併產生大量碳排放,其中大部分能耗用於加熱分離原油組分。麻省理工學院近期開發出一種革命性薄膜技術,有望將煉油能耗降低90%。
傳統煉油依賴沸點差異進行熱分餾,而新技術採用分子尺寸過濾原理。研究人員設計了一種抗溶脹的薄膜,通過界面聚合法制成,可高效分離原油中的輕重組分。該薄膜基於改良的反滲透海水淡化膜材料,將傳統聚酰胺的酰胺鍵替換爲剛性更強的亞胺鍵,並引入三蝶烯單體以精確調控孔徑,使碳氫化合物快速通過而不引發薄膜膨脹。
測試顯示,該薄膜對甲苯與三異丙苯混合物的分離效率達原始濃度的20倍,並能有效處理工業級石腦油、煤油和柴油混合物。若實現工業化,多級薄膜串聯繫統可逐步替代傳統分餾塔,大幅降低能耗。
麻省理工團隊指出,界面聚合技術已在海水淡化領域成熟應用,改造現有產線即可量產新型薄膜,具備快速推廣潛力。這項突破爲石化行業減排提供了全新解決方案,若廣泛應用,將顯著減少全球煉油領域的能源消耗與碳排放。(劉春)
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