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一个团队利用神经网络来模拟遥远行星的大气。来自慕尼黑大学（LMU）、ORIGINS卓越集群、外星物理马克斯·普朗克研究所（MPE）和ORIGINS数据科学实验室（ODSL）的专家在研究系外行星大气方面取得了重要里程碑。通过采用物理知情神经网络（PINNs），他们成功地以空前的精度建模了系外行星大气中的复杂光散射。这种创新方法为对系外行星大气的更深入分析铺平了道路，尤其是在云效应方面，这可能极大地增强我们对这些遥远行星的了解。 当遥远的系外行星在其母星前面经过时，它们会遮挡一部分星光，同时有一小部分光线通过行星大气。这种现象导致光谱的变化，反映出大气的特征，如化学成分、温度和云的存在。为了准确分析这些观察到的光谱，科学家们需要能够迅速生成数百万个合成光谱的模型。通过将合成光谱与实际测量进行比较，我们可以了解被观察系外行星的大气成分。此外，从詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）获得的新复杂数据也需要同样复杂的大气模型。 利用人工智能快速解决复杂方程 在系外行星研究中，一个关键元素是大气中发生的光散射，尤其是由云引起的散射。之前的模型未能有效解决这种散射，导致光谱分析中的错误。然而，物理知情神经网络提供了显著的优势，因为它们能够熟练地处理复杂方程。在最近发表的一项研究中，研究人员训练了两个这样的网络。第一个模型在没有考虑光散射的情况下开发，达到了显著的精度，相对误差通常在百分之一以下。相比之下，第二个模型包括了对于瑞利散射的近似——这种现象使地球的天空呈现蓝色。尽管这些近似可以进一步优化，神经网络解决复杂方程的能力标志着一个显著的进展。 跨学科的协作努力…

来自波恩大学和凯瑟斯劳滕-兰道大学（RPTU）的研究人员成功开发出一种由光组成的一维气体。这一开创性成就使他们第一次验证了关于这种独特物质形态转变的理论预期。他们实验中使用的创新技术为探索量子现象提供了潜力。研究成果已在《自然物理学》期刊上发布。 想象一下自己在游泳池旁，考虑如何增加更多的水。你拿起一根花园水管，向高弧度喷水，使水花溅入池中。水位在溅水点略有上升，但这种增加很小，因为水很快在池面上扩散开来。 相反，如果你将水喷射到沟槽中，它会在水击打的地方形成可见的波浪，因为沟槽的墙壁阻止水自由扩散。水只能沿着沟槽的长度移动。沟槽越窄，产生的波浪越高，表现出“更一维”的特性。 波恩大学应用物理研究所（IAP）的物理学家与RPTU合作，研究是否可以在由光子形成的气体中存在类似的一维效应。“要创造这些气体类型，我们需要在一个受限区域内集中大量的光子，同时还要冷却它们，”参与波恩大学跨学科研究领域“物质”的Dr. Frank…

研究人员发现强有力的证据表明，位于银河系中心的超大质量黑洞，称为人马座 A* (Sgr A*)，可能是由之前的宇宙合并形成的。这项研究扩展了事件视界望远镜 (EHT)…

一种新开发的过滤材料可能为应对PFAS化学物质造成的水污染提供了一种受自然启发的方法。这种创新材料由天然丝绸和纤维素制成，能够有效过滤出多种这些持久性化学物质以及重金属，并且还具有抗菌特性，可以帮助防止过滤器堵塞。 由于现代技术中存在的化学物质导致的水污染全球问题正在加剧。美国疾病控制与预防中心最近的一项研究表明，98%的受试者在其血液中检测到了可测量的PFAS化学物质，这些物质通常被称为“永恒化学物质”。 麻省理工学院的研究人员开发了一种新型过滤材料，可能成为应对这一持续污染挑战的自然解决方案。利用天然丝绸和纤维素，这种材料有效去除了多种顽固的化学物质和重金属。此外，其抗菌特性有助于通过防止污垢积聚来保持过滤器的效率。 研究结果发表在《ACS Nano》期刊上，论文由麻省理工学院的博士后研究员张怡林，土木与环境工程教授本尼德托·马雷利及其他四位麻省理工学院的贡献者共同撰写。…

电容器像一个快速充电的电池，能够迅速存储和释放能量。那么，当它变得“超级”时会发生什么呢？研究人员正在探索提高能量效率的方法。来自东北大学的科学家们在追求高能效未来的过程中成功地提高了电容器的容量、使用寿命和经济性。电容器是一种集成在电路中的设备，可以像电池一样存储和释放能量。然而，与电池不同，它们的充电速度要快得多。例如，尽管你手机的电池可以立即为设备供电，但将其充到满电是一个缓慢的过程。尽管电容器看起来更优越，但它们面临着重大挑战。它们的能量存储容量远低于电池，这意味着它们不能一次性存储大量能量。此外，它们的成本通常较高。最近的进展促使超级电容器的出现——这些电容器由于使用了像碳纳米管（CNTs）这样的纳碳材料而具有增强的容量和性能，从而提升了表面积和整体存储能力。然而，纳碳材料的高成本使得这种技术的大规模生产在经济上不可行。为了应对这些限制并增强电容器性能，研究团队成立，成员包括东北大学的矢部浩教授、来自该大学的衍生公司AZUL Energy Co., Ltd.以及AZUL Energy…

新的研究发现了一种方法，可以预测和减轻锂离子电池的温度激增和火灾，这种电池通常用于为电动车提供动力。由于温度升高所带来的安全风险，保持电动车电池的冷却至关重要，这可能会导致严重后果。 亚利桑那大学的一名博士生最近进行了一项研究，介绍了一种预测和防止用于这些车辆的锂离子电池过热的技术。 这篇标题为《提高电池安全性》的研究文章，由工程学院的博士生巴萨布·戈斯瓦米主导，已刊登在《电源杂志》上。 在国防部防御建立的竞争性研究刺激计划的资助下，戈斯瓦米与他的导师、航空航天与机械工程教授维塔利·尤尔基夫共同创建了一个采用多物理场和机器学习模型的系统。该系统检测、预测并识别锂离子电池的过热现象，被称为热失控。 戈斯瓦米表示，这个系统最终可以集成到电动车的电池管理系统中，以防止过热，从而确保驾驶员和乘客的安全。…

在建筑环境中评估体现碳的工作一直很困难，主要是由于数据不足。为了填补这一知识空白，土木和环境工程师们开发了一种新工具，分析芝加哥超过100万栋建筑的体现碳。他们最近发表的研究突出了城市中157种不同的建筑类型，并引入了一种开创性的视觉分析工具，提供了对体现碳的详细评估，协助政策制定者制定有效的城市碳减排策略。 建筑环境——包括建筑物、高速公路、桥梁及各种基础设施——贡献了全球温室气体排放的近40%，加剧了气候变化。 尽管许多建筑标准旨在创造“更绿色”、节能的建筑，但南本德大学建筑学院研究副院长胡铭表示，努力不应仅集中在运营排放上。政策制定者和行业代表需要采取更广泛的视角，融入当前结构中体现碳的影响。 体现碳是指与产品整个生命周期相关的温室气体排放。这包括材料的提取、生产、运输，产品或建筑的创建，以及其最终的处置或拆除。值得注意的是，沥青、混凝土和钢铁等材料在建筑过程中对环境的影响显著不利。 然而，由于缺乏数据，评估建筑空间中体现碳的影响一直很棘手。为了弥补这一知识空白，胡铭和南本德大学土木与环境工程研究生西亚瓦什·戈尔巴尼开发了一种评估芝加哥超过100万栋建筑中体现碳的方法。…

对中子星机制的更深入了解将增强我们对宇宙动力学的理解，并可能刺激技术进步。最近的一项研究概述了关于双中子星系统中耗散潮汐力的洞察如何丰富我们对宇宙的理解。 增强我们对中子星内部工作原理的理解不仅将拓展我们对宇宙基础动力学的认识，还可能推动未来技术的发展，伊利诺伊大学香槟分校的物理学教授尼古拉斯·尤尼斯（Nicolas Yunes）表示。尤尼斯最近的研究强调了关于双中子星系统中耗散潮汐力的新发现，以及它们揭示的宇宙信息。 “中子星是坍缩恒星的残余物，是宇宙中最密集的稳定物质，其密度远高于粒子对撞机能够产生的水平，温度亦远低于其产生的温度。” 尤尼斯解释道，他还是伊利诺伊大学宇宙高级研究中心的创始主任。“中子星的存在表明，存在与天体物理学、引力物理学和核物理学相关的隐藏特性，这些特性对宇宙的功能至关重要。”…

一组研究人员发现了一颗表现出异常轨道行为的小行星。这颗引人注目的行星位于距离我们家园行星455光年处，突显了行星系统的潜在复杂性，这可能比科学家曾经认为的更为复杂。 由瑞典隆德大学领导的一组研究人员发现了一颗表现出异常轨道行为的小行星。这颗引人注目的行星位于距离我们家园行星455光年处，突显了行星系统的潜在复杂性，这可能比科学家曾经认为的更为复杂。 新识别的行星被称为TOI-1408c，其质量约为地球的八倍，并且绕着一颗更大的邻居——热气巨星TOI-1408b非常靠近地轨道运行。在研究这两颗行星及其恒星TOI-1408时，研究人员感到困惑。这颗小行星表现出异常独特的轨道运动，由于这两颗行星及其恒星之间的相互作用，可以将其比作一种有节奏的舞蹈。 “这颗小行星展现出异常独特的轨道行为，并且在其经过恒星的时机上表现出显著波动，这并不典型，”来自隆德大学的天体物理学家、研究负责人朱迪斯·科斯说。“这颗行星的存在挑战了我们对行星系统形成及保持稳定的当前理解。” 这项研究发表在《天体物理学杂志快报》上，表明行星系统可能比之前假设的要复杂得多。在一颗巨型气体行星和其恒星之间发现一颗小行星并不常见，为行星系统的演化提供了一个特殊的案例研究。这一见解可能增强研究人员对其他太阳系中行星形成的理解。…

电动汽车充电站不仅促进了更环保的交通运输部门，还推动了地方商业支出，根据最近的一项研究。电动汽车（EV）充电站对转变交通运输行业为更环保至关重要。麻省理工学院（MIT）的研究人员进行的一项新研究表明，这些充电站也有利于当地经济。 研究揭示，在加利福尼亚州，充电站的建立导致2019年附近商家的平均年度支出增加约1500美元，从2021年1月到2023年6月的增量约为400美元。这一增长每年可能为周边商家带来数千美元的额外收入，尤其是对弱势社区的企业影响明显。 该研究的作者旨在提供对电动汽车充电站优势的更广泛见解，超越单纯的环境效益。 “经济上的提升相当于安装电动汽车充电器所涉及费用的相当大一部分，我希望这项研究能突显这些经济优势，”该研究的主要作者郑云汉（Yunhan Zheng…

化学家们发现了一种新的玻璃形成液体电解质，表现出令人印象深刻的锂离子导电性。他们使用拉曼光谱和介电弛豫光谱研究这种电解质的化学成分和偶极子取向的动力学，从而推动电池电解质研究的进一步发展。 随着我们迈向一个更可持续的未来，创建先进的电化学设备，例如具有更高能量储存能力和改进电极沉积过程的可充电电池，变得越发重要。最近，超浓缩电解质溶液引起了人们的关注。这些溶液涉及在浓度是单一溶剂通常能够容纳的两到三倍的情况下溶解金属盐，或使用金属盐在一种溶剂中显著溶解的混合物。 这些创新溶液在室温下仍保持液态，提供了优良的离子导电性，并允许高质量金属薄膜的高效形成。然而，从物理化学或热力学的角度定义这些液体仍然不明确。此外，识别溶解物种及理解它们的结构——这两者对电解质应用至关重要——也面临重大挑战。 来自新潟大学的一个团队，在梅林康弘教授和韩志海博士的带领下，以及来自东京科学大学的渡边光博士，正在从溶液化学的角度探索锂溶剂离子液体和高度浓缩电解质溶液中特定锂离子导电机制。他们确认了一种新的玻璃形成液体电解质，呈现为环状磺酮和锂盐的两组分混合物，展现出广泛的玻璃转变范围。为了揭示这些混合物中极高的Li+ 迁移数的原因，他们分析了物种特化和偶极子取向的动力学，突出显示了大型聚集体的存在。他们的成果于2024年6月10日在《法拉第讨论》上发表。…

一个研究团队开发了一种机器学习算法，能够识别高达94%的欺诈性学术论文，几乎是典型数据挖掘方法的两倍有效性。随着像ChatGPT和其他生成性AI能够创建看似合法的科学文章——特别是对于那些未深根于特定研究领域的人——我们如何最好地区分真实与虚假？ 阿赫迈德·阿布丁·哈梅德，纽约州立大学宾厄姆顿大学的访问研究员，设计了一种名为xFakeSci的算法，能够有效识别多达94%的假文章，显著优于标准的数据挖掘技术。 “我的主要焦点是生物医学信息学，但考虑到我参与医疗出版、临床试验、在线材料和社交媒体分析，我持续担心传播信息的可信度，”哈梅德说，他隶属于乔治·J·克利尔系统科学教授的路易斯·M·罗查复杂适应系统与计算智能实验室。“在全球大流行期间，生物医学文章尤其受到影响，因为一些人分享了误导性的研究。” 在最近发表于《Scientific Reports》期刊的研究中，哈梅德和他的合著者、中国合肥工业大学教授吴信东，为阿尔茨海默病、癌症和抑郁症这三个主要医学主题生成了50篇虚构文章，并将这些文章与同样数量的真实文章进行了比较。…