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螳螂虾以其惊人的出拳力量而闻名，能够以与0.22口径子弹相当的力量打破外壳。令人惊讶的是，这些韧性十足的生物能承受自己攻击产生的强烈冲击波而不受伤害。 来自西北大学的研究人员揭示了螳螂虾如何避免因强力攻击而受伤的秘密。它们的打击附肢被称为爪钩，展示了分层设计，能够选择性地过滤声音。这些图案阻挡某些震动，充当它们产生的冲击波的屏障。 这项研究将在星期五（2月7日）发表在《科学》杂志上。 该研究获得的见解可能为设计用于减少爆炸相关伤害风险的创新材料铺平道路，特别是在军事和体育应用中。 “螳螂虾因其无比强劲的打击而闻名，能够打碎软体动物的外壳，甚至可能打破水族箱的玻璃，”西北大学的Horacio…

一项最近针对土星的卫星恩克拉多斯的研究显示，外星海洋的特征可能使科学家在直接取样这些水域时寻找深海生命的迹象变得具有挑战性。 在外星海洋中寻找生命可能比科学家最初假设的要复杂，即使我们能够直接接触这些外星水域。 这项新的研究今天（2025年2月6日，星期四）发表在通讯：地球与环境上，探讨了恩克拉多斯的海洋如何产生不同的层，这显著减缓了材料从海洋底部到上层的运动。 研究人员所寻找的生命的基本指标——例如化学特征、微生物和有机材料——在它们沿着这些分层海洋的过程中可能会分解或发生变化。当这些生物标志到达太空船可以收集的表面时，即使深海中存在生命，它们可能也会变得不可辨识。 来自雷丁大学的首席作者弗林·艾梅斯表示：“考虑仅通过测试表面水来寻找地球海洋深处的生命。这说明了我们在恩克拉多斯面临的挑战，加上我们对海洋物理的有限理解。”…

天文学家通过观察一颗年轻恒星周围的磁场取得了突破，认为这颗恒星正在进行行星形成的过程。研究团队利用尘埃粒子成功绘制了恒星磁场的三维“指纹”。这一成就有望加深我们对行星如何形成的理解。 天文学家首次成功观察到环绕年轻恒星的磁场，在这里被认为是行星形成的地方。研究团队利用尘埃分析了磁场的三维“指纹”，这将增强我们对行星形成的知识。 行星在被称为原行星盘的动态气体和尘埃盘中形成，位于年轻恒星周围。行星形成的初始阶段被认为涉及尘埃颗粒的碰撞和粘附。这些尘埃粒子的运动受到包括磁力在内的多种力的影响。因此，理解磁场对掌握行星形成的过程至关重要；然而，以前在原行星盘中测量这些磁场一直是一个挑战。 在这项研究中，由日本国立天文台的大桥聪主持的国际天文学家团队使用阿塔卡马大毫米/亚毫米波阵列（ALMA）观察了围绕一颗名为HD 142527的年轻恒星的原行星盘。这颗恒星位于距地球512光年的天蝎座。团队发现尘埃颗粒与磁场线对齐。这使研究人员能够检测和测量这些不可见的磁场线，类似于铁屑可以展示磁铁周围的磁场。团队相信，识别出的三维结构可能会在原行星盘中引发显著的湍流。…

对“星震”的研究——类似于地震，但发生在恒星中——有望增强我们对中子星的理解，从而拓宽我们对宇宙的认识，同时也惠及日常生活。 对“星震”（类似于地震，但发生在恒星内部）的探索为理解中子星（大质量恒星坍缩后留下的遗迹）的特征提供了重要的新见解，这一发现是由英国巴斯大学的研究团队主导的。 这类研究可能挑战我们传统的核物质研究方法，对核物理和天文学产生重大影响。从长远来看，这也可能影响健康、安全和能源等领域。 研究恒星 seismology——对这些恒星振动和喷发的分析的重要性，得到了包括巴斯大学物理系的戴维·曾博士和邓肯·尼尔博士在内的全球物理学家团队的协作努力的强调，并与德克萨斯A&M大学和俄亥俄大学的同事合作。…

最近针对气候建模的一项研究揭示了在中等大小的小行星（约500米）潜在撞击后，地球上的气候和生命可能发生怎样的转变。 在发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中，来自韩国釜山国立大学气候物理研究中心（ICCP）的研究人员介绍了一个新的情景，探索气候和地球生态系统在可能受到约500米小行星撞击时的反应。 太阳系中包含许多轨道靠近地球的物体。虽然大多数没有危险，但由于碰撞的重大几率，少数已被标记为关注对象。其中一个对象是小行星本努（Bennu），其直径约为500米，预测撞击几率为1/2700，尤其是在2182年9月，近期研究表明[Farnocchia等，2021年]。这个概率与抛硬币11次每次都是同一面相当。 为了探索小行星撞击对我们气候和陆地及海洋植物生命的可能后果，ICCP团队利用先进的气候建模技术 devised了一种假设撞击的模拟。这一碰撞情景包括数亿吨灰尘释放到高层大气中。与之前的研究相比，这项研究还考察了陆地和海洋生态系统以及伴随出现的复杂大气化学反应。…

有26%的机会每年火箭的太空垃圾将重新进入地球大气层并经过繁忙的航班区域，这在最近的一项UBC研究中得以揭示。尽管垃圾撞击飞机的可能性极低，但研究强调，无法控制的火箭残骸对航班运营构成重大风险，并可能给航空公司和乘客带来额外费用。 UBC最近的一项研究表明，太空火箭垃圾每年有26%的概率会重新进入大气层，并穿越航空交通繁忙的区域。 尽管这些垃圾与飞机发生碰撞的实际风险微乎其微，但无法控制的火箭残骸干扰航班并产生额外费用的潜力是相当大的。 由太空垃圾引发的干扰并不少见。例如，在2022年，一块重达20吨的火箭部件掉落到地球，迫使西班牙和法国航空当局关闭部分空域。 随着火箭发射和航班数量的增加，UBC的研究人员声称立法者必须采取行动。…

量子自旋液体（QSL）是一种迷人而神秘的物质状态，多年来吸引了科学家的兴趣。最初由诺贝尔奖获奖者菲利普·安德森于1970年代提出，这些材料通过从未达到稳定的磁状态而违背传统的磁性行为，即使在接近绝对零度的温度下也是如此。相反，它们内部的原子自旋不断波动并交织在一起，形成一种磁“液体”。这种奇特的活动是由于一种叫做磁挫折的现象造成的，在这种现象中，相互对立的力量阻碍系统达到一致的有序结构。研究QSL非常具有挑战性，因为它们没有表现出标准磁性材料中典型的磁相变特征，使得通过传统方法检测和理解它们变得困难。因此，研究人员发现它们的行为是一个复杂的谜题。 材料β'-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂是一种具有三角晶格的分子晶体，已被确定为展示QSL特性的有前途的候选材料。其内部的自旋排列产生了固有的挫折，因为相邻的自旋相互作用无法同时得到满足。这种配置似乎非常适合QSL状态，但早期的研究对其是否真正展现了二维QSL行为或其性质是否受到维度减少的影响提出了不确定性。这种不确定性一直是当前研究的一个重点。 由日本芝浦工业大学的石井康之教授及RIKEN的大岛裕与瀬尾仁士、拉瑟福德·阿普顿实验室的弗朗西斯·L·普拉特、熊本大学的津村拓男共同领导的最新研究，于2024年12月3日发表在《物理评论快报》上，揭示了这一谜团。石井教授和大岛教授分别通过μ子自旋旋转（µSR）和电子自旋共振（ESR）实验观察到β'-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂中显示一维自旋行为的迹象。这些发现与通常的二维三角磁体概念有显著的偏差，给其解释带来了复杂性。他们随后寻求来自瀬尾博士、津村副教授及其团队的理论见解。利用先进的理论建模，研究人员发现该材料中的自旋动力学主要受到准一维（1D）行为的影响，挑战了对二维QSLs的传统理解。 这些作者是磁共振和独特磁现象的专家，结合ESR和µSR技术与理论建模来研究β'-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂。“我们引入了一种不同的实验方法，通过ESR和µSR分析β'EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2的基态，”石井教授强调了他们的研究方法。 ESR通过研究材料中电子的磁响应来评估自旋各向异性和扩散。与此同时，µSR通过观察μ子自旋与磁场之间的相互作用，揭示了材料的自旋弛豫动力学和维度。这些实验方法通过密度泛函理论（DFT）评估和先进的哈伯德模型模拟得到了增强，从而深入了解电子结构和磁相互作用。结果揭示，β'-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂中的自旋动力学主要受准一维行为的主导，而不是预期的二维动力学。通常，1D自旋扩散会在最强的磁相互作用方向上出现；然而，ESR突出显示的方向被认为代表最弱的相互作用，这基于之前的理论模型。这一发现出乎意料，因为该材料的二维特性使研究人员假设它将展现二维自旋动力学。此外，μ子自旋弛豫实验证实了这些结果，其中出现的B-0.5模式在自旋弛豫中，暗示了一维自旋扩散。ESR显示各向异性或方向依赖的自旋运动，支持了这一观点。…

  酸啤酒在微酿酒厂的菜单和杂货店中越来越受欢迎。人们欣赏其酸爽而复杂的风味，尽管酿造过程有时可能漫长且复杂。研究人员最近开发了一种利用意想不到的成分——田豌豆，快速制作酸啤酒的方法。这些实验性酿造展示了水果味——而不是“豆腥”味——并且具有与传统比利时酸啤酒相似的特性，但采用了更高效的酿造方法。 “酸啤酒就像是工艺啤酒爱好者的香槟版。通过利用酵母无法消化的来自豌豆的糖，我们鼓励对制作酸啤酒至关重要的细菌的生长，”研究的合著者比约尔格·韦斯特伦说。 酸啤酒独特的酸味归因于乳酸菌（LAB）或Brettanomyces酵母产生的酸，这些通常是酿酒师故意添加的或从周围环境中引入的。传统上，这些微生物可能需要几个月甚至几年的时间，才能将被称为麦汁的甜液体发酵成美味饮料。因此，韦斯特伦、菲利普·加贝尔斯、凯瑟琳·泰尔及其团队一直在探索常规谷物以外的替代糖源，以供LAB使用并加速发酵过程。 在以前的努力中，他们实验了来源于木材的物质。这次，重点转向了一类被称为豆类的植物，包括豆子、扁豆和豌豆。尽管由于其给食物带来豆腥味的倾向，豆类一直被少用，但它们因其可持续性和易于耕种而受到认可。豆类还含有被称为拉斐糖家族低聚糖（RFOs）的糖，LAB可以轻易消耗。在他们最近的研究中，研究人员使用从田豌豆中提取的RFO酿造酸啤酒，并将结果与商业生产的比利时酸啤酒进行了比较。…

  在朝着实现量子计算实际应用的重要一步中，牛津大学物理学研究人员成功展示了分布式量子计算的第一次成功。通过利用光子网络接口，他们将两个不同的量子处理器连接成一个统一的量子计算机，这为解决以前无法实现的计算问题打开了大门。研究成果今天（2月5日）发表在自然杂志上。 这一突破解决了量子计算中的“可扩展性”挑战：为了真正具有变革性，量子计算机需要能操作数百万个量子比特（qubit）。然而，将所有这些处理器压缩到一个单一的设备中需要一台巨大机器。这种创新方法涉及连接较小的量子设备，允许计算在网络中共享。理论上，参与网络的处理器数量没有限制。 该架构围绕模块设计，每个模块包含有限数量的被捕获离子量子比特（这些是原子尺度的量子信息单元）。这些模块通过光纤连接，并使用光（光子）而不是电信号进行数据传输。这种光子连接使不同模块之间的量子比特可以纠缠*，通过量子遥传**使整个网络进行量子操作。 虽然之前的研究已成功实现了状态的量子遥传，但这项研究标志着逻辑门（算法的基本构建块）首次在网络中被遥传。研究人员相信，这可能为未来的“量子互联网”奠定基础，促进远程处理器之间的高度安全的通信、计算和传感网络。…

  随着藻类 blooming 和农业径流及工业活动对我们水道的污染威胁增加，正在开发创新的方法去消除磷酸盐、铜和锌等有害物质。 虽然一些解决方案已经存在，但它们通常价格昂贵且只能使用一次。然而，西北大学的研究人员设计的一种独特海绵作为可重复使用且成本效益高的解决方案，显示出对抗这些污染物的希望。…

一位研究人员找到了一种新的方法，通过用颗粒活性炭加热PFAS来消除饮用水中的“永久化学物质”。这一突破对于解决与含PFAS废物、生物固体和已使用的吸附材料相关的担忧至关重要，令农民和社区都感到担忧。 来自密苏里大学的一位科学家揭示了一种创新技术，用于去除饮用水中的所谓“永久化学物质”。 PFAS，即全氟和多氟烷基物质，是用于制造各种产品的合成化学品，例如化妆品、地毯、不粘锅、耐污织物、灭火泡沫、食品包装和防水衣物。 这些物质无处不在；它们污染环境、我们的食物，甚至存在于我们的身体内部。研究表明，PFAS暴露可能导致生育能力降低、儿童发育问题以及某些癌症的可能性增加。此外，这些化学物质需要数百到数千年才能降解。 近十年来，科学家们一直在探索从环境中提取PFAS或将其转化为安全的无机物质的方法。…

物理学家们研究了“魔角”石墨烯中电子对的流动，这标志着理解这种奇特材料如何表现超导性的重大进展。通过了解电子对在材料中穿越的便利性，研究人员正在揭示其卓越的特性。 超导材料类似于繁忙高速公路上的拼车车道。正如拼车者可以避开繁重的交通，成对的电子可以在这些材料中无摩擦地滑行。 然而，电子对的流动受到多种因素的影响，尤其是这些对在材料中的密度。这一特性被称为“超流体刚度”，它指示电子对电流传输的便捷程度，并且在评估材料的超导性时至关重要。 麻省理工学院和哈佛大学的一个物理学家团队首次成功测量了魔角石墨烯中的超流体刚度。这种独特的材料由两层或多层以特定角度扭转的原子薄石墨烯层组成，展现出一系列非凡的特性，包括不寻常的超导性。 在魔角石墨烯中观察到的超导性对于先进的量子计算技术具有潜力，但其超导性的精确机制仍不清楚。理解材料的超流体刚度对科学家们解码魔角石墨烯中超导性如何工作的目标至关重要。…