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天文学家利用NASA/ESA詹姆斯·韦伯太空望远镜验证超大质量黑洞能够耗尽其宿主星系中产生新星所需的材料。国际研究团队由剑桥大学共同领导，研究了一种与银河系相当的星系，该星系位于早期宇宙，大约在大爆炸后20亿年。与许多大型星系一样，其核心有一个超大质量黑洞。然而，该星系基本上处于“非活动”状态：其星形成速率显著降低。 “之前的观测表明该星系处于‘熄灭’状态：相对于其大小，它几乎不形成星星，我们认为黑洞与星形成停止之间可能存在某种联系，”来自剑桥大学卡夫利宇宙学研究所的共同第一作者弗朗切斯科·德尤根尼奥博士解释道。“但在没有韦伯之前，我们无法彻底分析这一星系，以验证这种联系或确定这种熄灭状态是暂时的还是永久的。” 该星系正式命名为GS-10578，非正式称为“巴勃罗的星系”，以纪念选择深入研究它的同事。它在宇宙的早期阶段非常庞大：总质量约为我们太阳的2000亿倍，其中大多数星星的形成时间在125亿年至115亿年前之间。 “在早期宇宙中，大多数星系都在快速形成星星，因此在这个时间段观察到如此庞大的休眠星系是非常吸引人的，”来自卡夫利宇宙学研究所的共同作者罗伯托·迈奥利诺教授表示。“考虑到它的巨大规模，导致星形成停止的原因必须发生得相对迅速。” 科学家使用韦伯观察到该星系正在以约1000公里每秒的速度喷射大量气体，足以逃脱其引力影响。这些快速的喷流是由黑洞推进的。…

研究人员利用机器人技术和增材制造，通过战略性地嵌入空心管，增强了基于水泥的材料的韧性，从而使这种产品的强度超过传统选项的五倍以上。 受到人类骨骼坚韧外层的启发，普林斯顿的科学家们创造了一种基于水泥的材料，其抗损伤能力比标准变体提高了5.6倍。这一创新设计使材料能够承受开裂并防止突发失效，使其不同于典型的脆性水泥材料。 在9月10日发表在《先进材料》期刊上的一篇文章中，由土木与环境工程助理教授Reza Moini领导的研究团队，以及在读三年级的博士生Shashank Gupta展示了如何将管状结构整合入水泥浆中，极大地提高其抵抗裂缝发展的能力，并改善其变形能力，而不会出现突发性破裂。…

可再生能源来源，如风能和太阳能，在保护我们环境方面发挥着至关重要的作用，但它们也存在一个重大问题：它们并不总是在我们需要时产生电力。为了有效利用这些能源来源，我们需要高效且成本低廉的储存解决方案，确保即使在没有风或阳光的情况下也能提供电力。 哥伦比亚工程学院的研究人员致力于发明新型电池，这些电池可能会彻底改变可再生能源的储存。在9月5日发表在《自然通讯》上的一项最新研究中，研究小组探索了整合低成本、广泛可用材料的K-Na/S电池——钾(K)、钠(Na)和硫(S)——以开发经济、高能量的长期能源储存方法。 “提高这些电池的操作时间，并简化其制造过程以保持低成本是至关重要的，”团队负责人、哥伦比亚工程学院应用物理与数学系的材料科学与工程副教授袁扬解释道。“增强可再生能源的可靠性将稳定我们的电网，减少我们对化石燃料的依赖，并为每个人的可持续能源未来做出贡献。” 改进的电解质提升K-Na/S电池效率 K-Na/S电池面临两个主要障碍：它们通常由于形成无效的固体K2S2和K2S而具有低容量，这阻碍了扩散过程，并且它们需要非常高的操作温度（>250°C），…

一项实验旨在评估六种生成性大型语言模型在网上生物医学和健康信息学入门课程中对学生的表现。结果表明，这些人工智能模型的表现超过了三分之四的学生。 威廉·赫施（William Hersh），Oregon Health &…

研究人员已经设计出一种方法，可以在实验室环境中复制量子引力的基本理论。他们的目标是揭示以前在量子领域中尚未充分理解的现象的奥秘。 虽然物理学家对大距离的引力有很好的理解——使我们能够计算行星轨道、预测潮汐运动并准确发射火箭——但在考察量子层面上最微小的粒子时，对引力的理论理解就显得无能为力。 德国巴伐利亚维尔茨堡大学（JMU）理论物理学III的教授约翰娜·厄尔德曼表示：“要理解大爆炸或黑洞内部，我们需要掌握引力的量子特性。经典引力法则在极高能量下失效。因此，我们旨在帮助发展能够解释所有尺度，包括量子层面上引力的新理论。” 研究人员瞄准量子引力的核心理论 一个被称为“AdS/CFT对应”的关键理论在创造量子引力的新模型中至关重要。该理论建议，存在于高维空间中的复杂引力理论可以通过该领域边界上的简单量子理论来表示。…

在适当的条件下，液晶可以形成惊人的结构，创造出能够运输材料的细丝和平坦的圆盘，类似复杂的生物系统。这一发现可能为自我组织材料、建模细胞过程的替代方法等铺平道路。 液晶存在于各种日常物品中，包括智能手机屏幕、游戏机、车辆仪表盘和医疗设备。当电流通过液晶显示器（LCD）时，由于这些物质的独特特性，它们会产生颜色：当形状改变时，它们会反射不同波长的光。 来自奇内杜姆·奥苏吉实验室的最新研究成果表明，液晶可能有比之前想象的更多用途。在最佳条件下，它们可以聚集成显著的结构，形成能够像复杂生物系统那样移动材料的细丝和平坦的圆盘。 这一发现有可能导致自我组装的材料、创新技术来建模细胞行为以及更多的进步。“这就像一系列的输送带，”博士后研究员克里斯托弗·布朗在奥苏吉的实验室工作，并且是最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上论文的共同第一作者之一，他解释说。“这是偶然发生的，因为我们观察到某些看似有生命的现象，这促使我们探索这是否可以成为更广泛、更迷人的现象的一部分。” 布朗和奥苏吉目前在国家科学基金会资助的跨学科团队中合作，该团队位于物质结构研究实验室（LRSM），由佩雷尔曼医学院细胞与发育生物学副教授马修·古德和文理学院化学教授伊丽莎白·罗德斯领导。他们正在研究生物和非生物系统中冷凝物的形成。…

新的研究结果确定了伦敦水晶宫的建造过程，这座当时世界上最大的建筑在1851年大博览会之前仅用了190天就完工。研究揭示了水晶宫是已知第一个使用标准化螺纹的结构——这一元素现在是现代建筑和工程的基本组成部分。在这之前，螺丝和螺栓并不统一。 最近的研究澄清了伦敦水晶宫如何仅在190天内完工的谜团，这座建筑当时是世界上最大的建筑。 这项由英国剑桥安格利亚鲁斯金大学（ARU）约翰·加德纳教授主导的调查发现，水晶宫是已知的最早实施标准螺纹的建筑——这一进展现在在现代建筑实践中司空见惯。 水晶宫在1851年大博览会之前完工，象征着维多利亚时代英国的工业实力。它长度超过560米，设有一个巨大的玻璃屋顶，由3,300根铸铁柱支撑，尺寸如此庞大，以至于在温暖的日子里可以膨胀多达12英寸。 尽管设计仅在1850年7月定稿，历史学家对其快速的建造时间表感到困惑。…

物理学中无序的重要性与研究它所面临的挑战一样巨大。例如，高温超导体的突出特性在很大程度上受到材料化学成分变化的影响。目前测量这种无序及其对电子特性影响的技术，如扫描隧道显微镜，仅在非常低的温度下工作，并且无法提供接近转变温度的行为的洞察。最近，来自德国马克斯·普朗克结构与物质动力学研究所（MPSD）及美国布鲁克海文国家实验室的研究人员提出了一种利用太赫兹光脉冲研究超导体中无序的新方法。 超导性是一种量子现象，允许电流无阻流动，是凝聚态物理中最重要的现象之一，因为它具有深远的技术意义。许多在所谓“高温”（约-170°C）下表现出超导性的材料，像广泛研究的铜氧化物超导体，其独特性质归因于化学掺杂，导致无序。然而，这些化学变化对超导特性的精确影响仍需进一步阐明。 在超导体和一般凝聚态系统的背景下，无序通常通过需要高空间分辨率的实验进行检查，通常依赖于非常尖锐的金属探针。然而，这些实验所需的灵敏度限制了它们在仅能通过液氦实现的低温下使用，这远低于必要的超导转变，因此阻碍了与该转变相关的几个关键问题的探索。 受到最初为核磁共振开发的“多维光谱”方法的启发，并随后修改用于可见光和紫外光频率，MPSD的研究人员成功将这些方法适应于太赫兹频率域，在这个领域固体材料产生共鸣。这种方法涉及以顺序方式用多个强烈的太赫兹脉冲激发样品，通常采用共线布局，其中脉冲朝同一方向移动。为了分析铜氧化物超导体La1.83Sr0.17CuO4——这是一种不透明且光传输差的材料——研究团队首次创新性地采用二维太赫兹光谱（2DTS）以非共线的方式进行分析，使他们能够基于发射方向聚焦于特定的太赫兹非线性。 通过这种角分辨2DTS技术，研究人员发现，铜氧化物中的超导运输在太赫兹脉冲激发后得到了恢复——他们称之为“约瑟夫森回声”的现象。有趣的是，这些回声表明，与超导运输相关的无序明显低于通过空间分辨技术如扫描显微镜观测到的超导能隙。此外，角分辨2DTS方法的灵活性使团队首次能够探索接近超导转变温度的无序水平，揭示其在相对温暖的70%转变温度时仍然保持稳定。…

研究人员成功地改进了布朗储层计算的方法，通过捕捉和传输手势到系统，该系统随后利用斯克尔缪恩来识别这些手势。在美因茨约翰内斯·古腾堡大学（JGU），研究人员通过记录和传达手势到利用斯克尔缪恩来区分这些手势的系统中，完善了布朗储层计算框架。JGU物理学研究所的马提亚斯·克劳伊教授团队成员格里沙·贝内克表示：“我们很高兴发现我们的硬件方法和概念表现出色——甚至超越了依赖于神经网络的能量消耗大的软件解决方案。” 贝内克与其他实验和理论物理学家合作，展示了如何使用布朗储层计算准确识别基本手势。 储层计算消除训练需求并降低能耗 储层计算系统类似于人工神经网络，但有不需要大量训练的优点，从而降低能耗。“我们只需要训练一个简单的输出机制来翻译结果，”贝内克解释道。计算过程的细节仍不清楚且并不关键。你可以把这个系统想象成一个池塘，投掷石头进去，产生复杂的波纹图案。就像波纹指示被投掷石头的数量和位置一样，系统的输出提供了关于初始输入的信息。 在最近发表在《自然通讯》上的一篇论文中，研究人员概述了他们如何使用来自英飞凌科技的两个雷达传感器，通过范围多普勒雷达记录简单手势，如向左或向右滑动。该雷达数据被转换成电压，并输入到形成三角形的多层薄膜中，三角形每个角都有接触点。两个接触点提供电压，使得斯克尔缪恩在三角形内移动。“在施加信号的响应中，我们检测到复杂的运动，”格里沙·贝内克解释说。他补充道：“这些斯克尔缪恩的运动使我们能够推断雷达系统所检测到的动作。”斯克尔缪恩是具有螺旋状磁结构的物体，具有非传统计算和新存储技术中的数据载体的重要潜力。JGU的研究负责人马提亚斯·克劳伊人指出：“斯克尔缪恩确实非常了不起。起初，我们仅将其视为数据存储的候选者，但它们在与传感器系统结合时也呈现出良好的计算应用机会。”…

一项最新研究关注到改变飞行路径以防止气候变暖的航迹云可能无意中加剧全球变暖的担忧。 来自索邦大学和雷丁大学的研究人员发现，对于大多数在北大西洋产生航迹云的航班，避免这些航迹云的环境优势超过了采取替代航线所释放的额外二氧化碳。 为了评估避免航迹云的效果，必须评估二氧化碳的环境影响与航迹云的影响，即CO2 等效性。提出了各种方法进行这种比较，主要受到政治议程的影响。科学家担心其中一些方法可能会得出误导性结论，使避免航迹云看起来对气候有利，而实际上可能是有害的。 这项研究于今天（9月15日，星期日）在《大气化学与物理》期刊上发表，得出的结论是，大多数北大西洋航班避免航迹云将对环境产生积极影响，无论CO2…

物理学家提出一种神秘力量，称为早期暗能量，可能有助于解决宇宙学中的两个重大谜团，并增强我们对早期宇宙发展的理解。麻省理工学院的物理学家发表了一项突破性研究，提出一种被称为早期暗能量的难以捉摸的力量可能为宇宙学中的两个关键问题提供解决方案，并填补我们对早期宇宙展开方式的理解中的重大空白。 一个关键问题是“哈勃张力”，它突显了测量宇宙扩张速率时的数值差异。第二个问题涉及到在宇宙应该密度较低的时期出现的各种明亮星系的发现。 麻省理工学院的团队建议，如果早期宇宙具有一个额外的、短暂的成分：早期暗能量，那么这两个问题都可能得到解决。物理学家认为这种神秘形式的能量与目前宇宙的扩张相关。早期暗能量是一个类似的假设概念，可能在宇宙的早期时刻短暂存在，影响了宇宙的扩张，然后完全消失。 一些研究人员理论上认为，早期暗能量可能解决哈勃张力，允许宇宙扩展加速，从而弥补测量中的差异。 麻省理工学院的研究小组还发现，早期暗能量可能阐明在早期宇宙中发现的明亮星系的令人困惑的丰度。他们最近在《皇家天文学会月报》上发表的研究涉及建模宇宙在最初几亿年间如何形成星系。通过在这一最早阶段添加一个暗能量成分，他们观察到从初始条件中出现的星系数量显著增加，这与天文学家的发现一致。…

研究人员开发并创造了一种新型有机半导体，专门用于有机太阳能电池（OSC）。通过将特定的侧基单元纳入其结构中，他们成功增强了前沿分子轨道的分离，从而降低了激子结合能，提高了功率转换效率。这种对受体成分设计的微调预计将提升OSC的有效性，为更高效的大规模光伏系统和创新设备铺平道路。 有机太阳能电池（OSC）为传统无机太阳能电池提供了一个有前景的替代方案，具备众多特征，使其成为可持续未来的重要贡献者。一个关键方面是它们的可调化学性，使科学家能够精确改变化学系统的属性以实现特定结果。最近，日本的研究人员对OSC进行了微调，以提升其功率转换效率。 在最近发表在《应用化学国际版》上的一项研究中，大阪大学的科学家报告了一种新的有机半导体，超越了在功率转换效率方面的既定标准。 OSC轻便、灵活，能够以低成本大规模生产。这使它们非常适用于农业光伏等应用，这一应用可以在利用太阳能发电的同时，实现作物的同时种植。 通常，OSC由两种有机半导体组成——一种称为受体，运输称为电子的电荷载体，另一种称为供体，运输剩余的称为孔的载体。当前电流通过半导体流动，当激子，即电子和正孔的对分离成这些电荷载体，形成电子-孔对时。而激子通常是紧密结合在一起的，但能量足够的阳光可以使它们解离，产生电流。…