247仄秒！短時(shí)測量世界紀(jì)錄誕生

1999 年，埃及化學(xué)家艾哈邁德·澤維爾因使用飛秒（10-15秒）化學(xué)技術(shù)，觀察到分子中的原子在化學(xué)反應(yīng)中如何運(yùn)動而榮膺諾貝爾化學(xué)獎。日前，德國科學(xué)家首次研究了一個(gè)發(fā)生時(shí)長比飛秒短得多的過程——他們測量出光子穿過氫分子所花費(fèi)的平均時(shí)間為247 仄秒（10-21秒），這是迄今科學(xué)家成功測量的最短時(shí)間，有望幫助科學(xué)家更好地理解化學(xué)過程。在最新研究中，歌德大學(xué)研究人員用漢堡加速器設(shè)施電子同步加速器上的激光源PETRA Ⅲ發(fā)出的X 射線照射氫分子，對其開展時(shí)間測量。研究人員解釋稱，光子就像兩次在水面激起兩股水波的鵝卵石，會在氫分子的電子云中產(chǎn)生電子波，這些電子波的波峰和波谷相遇時(shí)會相互抵消，形成所謂的干涉圖像，他們借此可以計(jì)算電子從一個(gè)原子到下一個(gè)原子所需的時(shí)間。

擠壓細(xì)胞可加速分裂生長

麻省理工學(xué)院和波士頓兒童醫(yī)院的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，物理擠壓細(xì)胞及其內(nèi)含物，可以使細(xì)胞的生長和分裂速度超過正常水平。為了研究物理擠壓對細(xì)胞的影響，研究人員使用不同質(zhì)量的凝膠對不同類型的細(xì)胞進(jìn)行擠壓。報(bào)道稱，這可使細(xì)胞大小發(fā)生顯著改變，體積壓縮到原體積的10%～30%。他們通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞會隨著壓力的增加而變硬，被擠壓的細(xì)胞內(nèi)含物更緊密，活動更少。研究結(jié)果表明，那些被擠壓的類器官比沒有被擠壓的類器官生長得更大、更快，其表面也有更多干細(xì)胞。這證明擠壓確實(shí)影響類器官生長，細(xì)胞的行為可能會因其所含水分多少而改變。該研究不僅為我們提供了研究器官功能和測試各種疾病候選藥物的途徑，而且可應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的器官移植。

迄今“最安靜”半導(dǎo)體量子比特問世

為使量子計(jì)算機(jī)執(zhí)行有用的計(jì)算，由量子比特編碼的量子信息的精確度必須盡量達(dá)到100%。由硅內(nèi)原子的電子制成的量子比特，有助于科學(xué)家研制出大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)，但硅材料內(nèi)的缺陷會引起電荷噪音，干擾量子信息，影響其準(zhǔn)確性。鑒于此，澳大利亞新南威爾士大學(xué)德維克·克蘭茲團(tuán)隊(duì)通過減少硅芯片內(nèi)的雜質(zhì)，并使其內(nèi)的磷原子遠(yuǎn)離產(chǎn)生大多數(shù)噪音的表面和交界面，創(chuàng)造出了迄今“最安靜”——噪音最低的半導(dǎo)體量子比特。此外，研究人員表示，為執(zhí)行大規(guī)模量子計(jì)算所需的無差錯計(jì)算，兩量子比特門——任何量子計(jì)算機(jī)的核心構(gòu)件的準(zhǔn)確性要求超過99%。為達(dá)到這一保真度閾值，量子操作需要穩(wěn)定且快速，米歇爾·西蒙斯團(tuán)隊(duì)最近證明，他們可以在1微秒內(nèi)讀出量子比特。

全新磁驅(qū)動高速軟體機(jī)器人問世

對于自然界的生物而言，高速行動對捕獵、逃跑和飛行至關(guān)重要。這一點(diǎn)對于軟體機(jī)器人也一樣有用，因?yàn)樗梢詭椭鷻C(jī)器人捕捉快速移動的物體，并對周圍動態(tài)環(huán)境迅速作出反應(yīng)。近日，歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種磁驅(qū)動的新型高速軟體機(jī)器人。他們在機(jī)器人體內(nèi)嵌入微小的磁體，快速響應(yīng)磁場，使機(jī)器人可以根據(jù)它們具體的形狀移動。在演示中，機(jī)器人可高速完成行走、游泳、漂浮和捕捉活體蒼蠅等運(yùn)動。研究人員表示，這種設(shè)計(jì)取得了迄今已報(bào)道的軟體機(jī)器人最高的比能量密度，這對于低磁場下的高速驅(qū)動很關(guān)鍵。這種機(jī)器人將在生物組織工程與生物力學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

最近距離圍觀恒星被黑洞撕成“意大利面條”

日前，天文學(xué)家通過位于智利的歐洲南方天文臺望遠(yuǎn)鏡觀測到，在2.15億光年外的波江座螺旋星系中，一顆恒星被一個(gè)超大質(zhì)量黑洞撕裂并吞噬（當(dāng)一顆不幸的恒星與星系中心的超大質(zhì)量黑洞距離太近時(shí)，黑洞的極強(qiáng)引力會將恒星撕成細(xì)薄的物質(zhì)流，這些物質(zhì)流就像意大利面條一般。當(dāng)這些細(xì)細(xì)的、薄薄的恒星物質(zhì)落入黑洞時(shí)，會釋放出明亮的高能耀斑，并被天文學(xué)家探測到）。這是迄今為止天文學(xué)家看到的距離最近的恒星“臨終”燃燒過程。恒星被撕成“意大利面條”這種事件十分罕見，也很難研究。一般來說，當(dāng)黑洞吞噬恒星時(shí)，可以向外發(fā)射出強(qiáng)烈的物質(zhì)沖擊波。這種強(qiáng)大的能量將塵埃和恒星碎片向外推出，形成一種“簾幕”式的遮蔽作用，從而阻礙了科學(xué)家的觀測視線。

36千米/秒！聲波最大速度上限算出

聲波可通過不同介質(zhì)傳播，而且不同介質(zhì)內(nèi)聲波的傳播速度也不同，其在固體內(nèi)比在液體或氣體內(nèi)“跑得更快”。英國科學(xué)家近日聲稱，他們在固態(tài)氫原子內(nèi)發(fā)現(xiàn)了聲波迄今最大速度上限：約36 千米/秒。了解這一值有望讓材料科學(xué)等多領(lǐng)域受益。研究發(fā)現(xiàn)，聲速的上限取決于兩個(gè)基本常數(shù)：精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)和質(zhì)子-電子質(zhì)量比。研究人員解釋稱，這兩個(gè)常數(shù)對于我們理解宇宙也至關(guān)重要。比如，這兩個(gè)常數(shù)掌控著核反應(yīng)，如質(zhì)子衰變和恒星內(nèi)的核合成。而且，這兩個(gè)數(shù)值間的平衡提供了一個(gè)狹窄的“宜居區(qū)域”——在該區(qū)域內(nèi)，恒星和行星得以形成，生命的分子結(jié)構(gòu)也悄然出現(xiàn)。此外，其他新發(fā)現(xiàn)還表明，這兩個(gè)基本常數(shù)還可以限制特定材料屬性（如聲速）的數(shù)值，影響材料學(xué)和凝聚態(tài)物理等科學(xué)領(lǐng)域。