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欧洲航天局的Gaia任务发现了一个异常的星系家庭，所有成员都奇怪地渴望离开家——一个我们无法在没有星际勘测航天器的情况下发现的家庭，它与我们迄今所发现的所有家庭都不同。 银河系中的恒星往往以家庭的方式形成，类似的恒星在大致相同的地方和时间相继诞生。这些恒星在准备离巢后会向更广阔的星系飞去。虽然较小的群体可能会完全消散，但来自大家庭的兄弟姐妹通常会以相似的方式移动，并大致一起旅行。 我们在Gaia的观察下看到了许多恒星家庭。我们发现了一串串的恒星横跨银河系，并保持完整亿万年，绘制了缠绕在一起形成我们星系最早结构的古老恒星流，并组建了我们宇宙家园的恒星“家庭肖像”。通过研究恒星家庭，我们不仅可以拼凑出恒星自身的特征和行为，还可以了解我们的星系整体的演变。 一个与众不同的家庭 利用Gaia的数据，科学家们现在发现了一个与众不同的恒星家庭：一个由超过1000颗年轻恒星组成的庞大家庭，它们的行为异常。尽管家庭庞大，但这个名为Ophion的家庭将在创纪录的时间内完全分散，只留下一个空巢。…

研究人员开发了一种可靠的cacio e pepe食谱，基于他们对在水中混合奶酪的物理学研究以及确定导致奶酪酱从奶油状变为结块的机制的发现。团队发现，2%-3%的淀粉与奶酪的比例能生产出最光滑、最均匀的醬汁；他们建议使用粉状淀粉，而不是依赖意面水中未知量的淀粉。 受人喜爱的意大利面cacio e…

全球能源系统可能面临一个不可避免的权衡，即迫切解决气候变化与避免能源短缺之间的矛盾，这一观点来自一项新的能源情景工具。 根据南澳大利亚大学研究人员开发并发表在开放获取期刊《Energies》上的新能源情景工具，全球能源系统可能面临一个不可避免的权衡，即迫切解决气候变化与避免能源短缺之间的矛盾。 全球可再生能源与部门电气化模型，被称为“GREaSE”，由南澳大学副教授詹姆斯·霍普沃德与三名土木工程毕业生共同开发。 霍普沃德副教授表示：“本质上，它是一个探索工具，旨在简单易用，可以让任何人使用，测试传统能源和气候模型未涵盖的假设情景。” 三名荣誉学生——香农·奥康纳、理查德·戴维斯和彼得·阿基基——于2023年开始研究该模型，希望回答能源与气候辩论中的关键空白。…

金属氧氢氧化物是具有广泛工业应用的纳米颗粒，但确定其确切结构常常具有挑战性。最近，日本先进工业技术研究所的一个研究团队开发了一种名为“晶格相关分析”的先进成像方法，以揭示钛氧氢氧化物纳米颗粒的详细3D原子结构。通过利用数据驱动的见解，该方法在不造成任何损害的情况下解锁晶体属性，从而标志着敏感纳米材料研究的里程碑。 纳米材料是现代技术的未来。从为电池供电到改善清洁能源系统和高效催化剂，纳米材料无处不在。它们独特的性质，使其脱颖而出，往往源于其原子的精确排列。但尽管它们的重要性，这些材料的最小构件往往仍然隐藏，这是分析中的一个主要限制——特别是当材料过于敏感，无法承受传统成像中使用的强电子束时。 克服这一障碍，日本先进工业技术研究所的一个研究团队现在提出了一种突破性方法，承诺无需结构妥协即可进行详细分析。通过将高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）与数据驱动的晶格相关分析相结合，该团队成功绘制了钛氧氢氧化物纳米颗粒的三维原子结构，这类材料因其在能源设备和先进催化剂中的应用而受到珍视。 该研究由JAIST的吉文大岛教授及其团队领导，团队成员包括高级讲师麻生高平、高级技术专员东峰幸一、前高级讲师宫田正信，以及来自日本制铁的上尾宏志博士。研究成果于2025年4月28日发表在期刊《化学通讯》上。 这一新技术最显著的特点之一是它在成像过程中保护脆弱的纳米材料。传统电子显微镜严重依赖强电子束生成详细图像。这些电子束通常在样品（如钛氧氢氧化物）分析之前就会损坏敏感样本。但新方法通过将电子曝光减少20到500倍，相比传统技术提供了改进的分辨率，而不危及样本。…

多路径干扰破坏无线信号，导致如电视影像重影和信号衰减等问题。研究人员现在开发了一种被动超表面，克服了传统过滤的限制。该超表面使用了一种时间变化的互锁机制与场效应晶体管配合，能够在不需要电力或处理的情况下，传递第一信号同时阻挡来自其他角度的延迟信号。这一创新实现了低成本、可靠的无线通信，非常适合物联网应用和容易受到干扰的环境。 无线通信的演变和电路的微型化从根本上改变了我们的生活和数字环境。然而，随着我们向更高频率的通信推进，工程师面临多路径传播带来的越来越大的挑战——一种现象，即同一无线信号通过多条路径到达接收天线，通常伴随时间延迟和幅度变化。多路径干扰导致了许多可靠性问题，从电视广播中的“重影”到无线通信中的信号衰减。 解决多路径干扰长期以来面临两个基本物理挑战。首先，多路径信号与“主”信号共享相同的频率，这使得传统的基于频率的过滤技术无效。其次，这些信号的入射角是可变和不可预测的。这些限制使得被动解决方案的实施特别困难，因为传统材料受限于线性时不变（LTI）响应，对于给定频率，保持相同的散射特性，无论信号何时到达。此外，在没有需要额外电源的主动控制系统的情况下，传统滤波器在任意给定频率下的角度依赖性仍然是固定的。 在这样的背景下，由日本名古屋工业大学的助理教授若月浩树领导的研究团队开发了一种突破性的解决方案，以克服这些限制。他们的论文由大阪大学的猿渡俊介和京都大学的仁津基一共同撰写，于2025年4月14日在《物理评论快报》上发表。 该团队设计了一种基于被动超表面的过滤系统，利用创新的时间变化互锁机制突破了LTI限制。设计中采用了内部耦合电路元件的超表面面板，包括金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）。该系统充当屏障，只允许第一波入射波通过，同时拒绝来自其他角度的时间延迟信号——这一切无需活跃的偏置或控制系统。…

组合优化问题（COPs）出现在各种领域，如班次调度、交通路由和药物开发。然而，使用传统计算机在实用时间框架内解决这些问题具有挑战性。另一方面，退火处理器（APs），专门用于解决COPs的硬件，已受到广泛关注。它们基于伊辛模型，其中COP变量被呈现为磁自旋，约束作为自旋之间的相互作用。通过找到最小化系统能量的自旋状态来获得解决方案。 伊辛模型有两种类型，稀疏耦合模型和完全耦合模型。稀疏耦合模型允许更多自旋，因此提供了高可扩展性，但需要将COP转换以适应该模型。而完全耦合模型则允许任何COP直接映射，无需转换，使其极具吸引力。然而，它们在容量（自旋数量）和精度（相互作用位宽）方面存在限制。虽然以前的研究已经实现了使用可扩展结构的完全伊辛模型，该结构可以通过应用特定集成电路（ASICs）增加容量，但它们的相互作用位宽是固定的，使得某些COP难以解决。 在一项开创性研究中，由日本东京科学大学电气工程系的川原隆之教授带领的研究团队开发了一种创新的双可扩展退火处理系统（DSAPS），该系统可以使用相同的可扩展结构同时扩展容量和精度。他们的研究于2025年3月21日在线发布在《IEEE Access》期刊中，并于2025年3月31日出版在第13卷，并在2024年国际微电子会议上介绍。 DSAPS通过控制∆E块实现双重可扩展性，∆E块负责计算系统能量，使用两种结构，即传统的高容量结构和新颖的高精度结构。每个∆E块相当于CMOS基AP板上的大型集成（LSI）芯片，包括相互作用矩阵和自旋。高容量结构将每个∆E块分成较小的子块，分别计算后由AP板上的控制块加在一起。这使得通过简单地将∆E块细分为更多子块来增加自旋数量成为可能。…

一种柔软的分层材料在压力下会发生显著变化，未来可能帮助计算机以更少的能量存储更多数据。这是华盛顿州立大学和北卡罗来纳大学夏洛特分校的研究人员根据一项新研究得出的结论，该研究表明，一种基于混合锌碲的材料在像分子三明治那样被压缩时可以经历惊人的结构变化。这些变化可能使它成为相变存储器的强有力候选者，相变存储器是一种超快速、持久的数据存储类型，它的工作原理与当今设备中的内存不同，并且不需要持续的电源。 这项研究得益于一个价值超过100万美元的X射线衍射系统，该系统于2022年在穆尔多克慈善信托的支持下获得。这个专门的设备使研究人员能够观察到材料在发生过程中的微小结构变化——所有这些都是在华盛顿州立大学的普尔曼校区进行的。通常，这类实验需要在加利福尼亚州伯克利国家实验室的先进光源等大型国家设施中进行。 “能够在校园内进行这些高压实验给了我们真正深入研究发生了什么的灵活性，”华盛顿州立大学物理学教授、该研究《AIP Advances》共同作者Matt McCluskey说。“我们发现，该材料不仅仅是被压缩——它实际上以一种大的方式改变了其内部结构。”…

研究人员在量子电路中演示了极强的非线性光-物质耦合。更强的耦合使得量子读出和操作更快，最终提高了量子操作的准确性。 在未来，量子计算机可以快速模拟新材料或帮助科学家开发更快的机器学习模型，为许多新可能性打开大门。 但这些应用只有在量子计算机能够极快地执行操作的情况下才有可能，以便科学家可以在复合误差率降低其准确性和可靠性之前进行测量和执行修正。 这一测量过程的效率，即读出，依赖于光子（携带量子信息的光粒子）与人工原子（通常用于存储量子计算机中信息的物质单位）之间耦合的强度。 现在，麻省理工学院的研究人员展示了他们认为在量子系统中实现的最强非线性光-物质耦合。他们的实验是实现量子操作和读出的一步，后者可以在几纳秒内完成。…

根据密歇根大学工程师领导的一项研究，研究人员首次可以在标准实验室中使用X射线研究金属、陶瓷和岩石内部的微观结构，而无需前往粒子加速器。 根据密歇根大学工程师领导的一项研究，研究人员首次可以在标准实验室中使用X射线研究金属、陶瓷和岩石内部的微观结构，而无需前往粒子加速器。 这项新技术使得3D X射线衍射——称为3DXRD——更加易于访问，可能使在学术界和工业界对样本和原型的快速分析成为可能，同时为学生提供更多机会。 3DXRD使用在多个角度拍摄的X射线重建三维图像，类似于CT扫描。…

在生态恢复方面可能代表里程碑的研究中，研究人员实施了一种能够在加拿大西部数万处石油和天然气勘探地点恢复泥炭地的方法。该项目涉及降低这些退役地点的表面，称为井垫，并在其上移植本土苔藓以有效地重建泥炭地。这是研究人员首次在整个井垫上大规模应用该方法。研究发现，该技术在研究地点的大部分区域产生了足够的水分以促进泥炭地苔藓的生长。 在生态恢复方面可能代表里程碑的研究中，研究人员实施了一种能够在加拿大西部数万处石油和天然气勘探地点恢复泥炭地的方法。 滑铁卢大学的研究人员主导了该项目，该项目涉及降低这些退役地点的表面，称为井垫，并在其上移植本土苔藓以有效地重建泥炭地。这是研究人员首次在整个井垫上大规模应用该方法。研究发现，该技术在研究地点的大部分区域产生了足够的水分以促进泥炭地苔藓的生长。 历史上，恢复工作涉及植树或种植草类，以建立高地森林或草原。这种新方法将井垫恢复到钻探前的状态，并支持泥炭地恢复技术的持续发展。该发现可以帮助石油和天然气行业及其监管机构更好地减轻资源开采对加拿大泥炭地生态系统的长期影响。 “这些结果首次表明，在全规模降低的井垫上重新建立泥炭地植被是可能的，”环境学院的博士候选人穆尔多克·麦金农说。“井垫将所有本土泥炭地植被埋在粘土或沙子下，负面影响泥炭地固碳的能力，同时也减少了野生动物栖息地的可用性。”…

一个国际科学家团队已经超越了“表面刮擦”，以理解微塑料如何在全球海洋中移动并影响其环境。科学家们首次在全球范围内绘制了微塑料的分布图，从海面到深海，揭示了塑料积累的地点以及它们如何渗透到关键的海洋系统中。研究人员合成了在2014年到2024年间收集的1,885个测站的深度轮廓数据，绘制了按大小和聚合物类型进行的微塑料分布模式，同时评估潜在的运输机制。 海洋塑料污染是一个全球危机，每年有900万到1400万吨塑料进入海洋。微塑料是称为微塑料的微小碎片，大小从1微米到5毫米，构成了发现的塑料颗粒的大部分，并对海洋健康造成严重风险。 大多数研究集中在表面水域，通常只采样最上层15到50厘米的水层。然而，微塑料以多种形式存在，具有不同的特性，从而影响它们的移动方式和与周围环境的相互作用。 来自佛罗里达大西洋大学的一位研究人员是一个国际科学家团队的一员，他们已经超越了“表面刮擦”，标志着我们理解微塑料在全球海洋中如何移动和影响的一个转折点。 科学家们首次在全球范围内绘制了微塑料的分布图，从海面到深海，揭示了塑料积累的地点以及它们如何渗透到关键的海洋系统中。在这项研究中，研究人员合成了在2014年到2024年间收集的1,885个测站的深度轮廓数据，以按大小和聚合物类型绘制微塑料分布模式，同时评估潜在的运输机制。…

新研究展示了数学建模如何预测德克萨斯州玉米作物中有毒真菌的爆发——为面临数十亿美元收成损失的农民提供了一条潜在的救生索。 德克萨斯大学阿灵顿分校和美国农业部的新研究展示了数学建模如何预测德克萨斯州玉米作物中有毒真菌的爆发——为面临数十亿美元收成损失的农民提供了一条潜在的救生索。 “我们的研究重点是利用遥感卫星、土壤特性和气象数据来预测德克萨斯州的黄曲霉毒素爆发，” 共同作者、德克萨斯大学阿灵顿分校数学博士后研究员安吉拉·阿维拉（Angela Avila）说。“一个主要挑战是，污染可能存在而没有可见的真菌感染迹象。这使得早期风险预测对于制定针对性的预防和缓解策略尤为重要。”…