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7月24日外媒科學(xué)網(wǎng)站摘要：科學(xué)家有望制造出迄今最重元素
www.163.com 2024-07-24 12:09
7月24日(三)消息，國(guó)外知名科學(xué)網(wǎng)站的主要內(nèi)容如下：
《自然》網(wǎng)站(www.nature.com)
1、谷歌AI工具可在幾分鐘內(nèi)預(yù)測(cè)長(zhǎng)期氣候趨勢(shì)和天氣
谷歌機(jī)器學(xué)習(xí)模型NeuralGCM是一種結(jié)合了傳統(tǒng)天氣預(yù)報(bào)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)模型，其在預(yù)測(cè)天氣情景和長(zhǎng)期氣候趨勢(shì)方面，優(yōu)于其他基于人工智能(AI)的工具。
該工具發(fā)表在最近的《自然》(Nature)雜志上，是第一個(gè)能夠生成準(zhǔn)確的綜合天氣預(yù)報(bào)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型——它能展示一系列的天氣情景。其發(fā)展為天氣預(yù)測(cè)開啟了新篇章，與現(xiàn)有工具相比，它預(yù)測(cè)的速度更快，能耗更低，細(xì)節(jié)比完全基于人工智能的模型更為豐富。
目前的天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)通常依賴于一般環(huán)流模式(GCM)，這種模式通過物理定律來(lái)模擬地球的海洋和大氣過程，并預(yù)測(cè)這些過程可能如何影響天氣和氣候。但GCM需要大量的計(jì)算資源，而機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步正開始提供更有效的替代方案。
谷歌研究公司(Google Research)的人工智能研究員史蒂芬·霍耶(Stephan Hoyer)和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)并訓(xùn)練了NeuralGCM，這是一個(gè)結(jié)合了傳統(tǒng)基于物理的大氣求解器和一些人工智能組件的模型。他們利用該模型進(jìn)行短期和長(zhǎng)期的天氣預(yù)報(bào)及氣候預(yù)測(cè)。為了評(píng)估NeuralGCM的準(zhǔn)確性，研究人員將其預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)以及其他模型的輸出進(jìn)行了比較，包括GCM和純粹基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型。
像目前的機(jī)器學(xué)習(xí)模型一樣，NeuralGCM可以提前一至三天生成準(zhǔn)確的短期、確定性的天氣預(yù)報(bào)，而消耗的能量只是現(xiàn)有工具所需能量的一小部分。但在進(jìn)行7天以上的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)時(shí)，它的錯(cuò)誤率遠(yuǎn)低于其他機(jī)器學(xué)習(xí)模型。實(shí)際上，NeuralGCM的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)與歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的集合模型ECMWF-ENS的預(yù)測(cè)相似，后者被廣泛認(rèn)為是天氣預(yù)報(bào)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
2、重大技術(shù)突破后，科學(xué)家有望制造出宇宙迄今最重元素
研究人員展示了一種制造超重元素的新方法，提供了制造迄今為止宇宙中最重的元素，即120號(hào)元素的方法。
美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)的科學(xué)家們宣布，他們首次利用一束鈦成功制造出了一種已知的超重元素，即116號(hào)元素。在升級(jí)了實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備后，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用類似技術(shù)嘗試制造120號(hào)元素。迄今為止，人類制造出的最重的元素是Og，即2002年首次合成的118號(hào)元素。
在美國(guó)伊利諾伊州萊蒙特舉行的“核結(jié)構(gòu)2024年會(huì)議(Nuclear Structure 2024)”上，LBNL的研究團(tuán)隊(duì)展示了他們的研究成果，并在arXiv服務(wù)器上發(fā)布了一份預(yù)印本。
超重元素不會(huì)在地球上自然存在，但科學(xué)家認(rèn)為它們可能會(huì)出現(xiàn)在恒星中。它們具有高放射性，通過核裂變迅速分解，幾乎沒有直接實(shí)際應(yīng)用前景。但是，通過制造新元素，科學(xué)家們加深了對(duì)宇宙運(yùn)作方式的理解，并填補(bǔ)了關(guān)于原子核行為及其極限的理論模型——例如它可以容納多少質(zhì)子和中子。
為了制造新元素，研究人員使用粒子加速器將離子束與固體目標(biāo)中的原子碰撞，希望引發(fā)核反應(yīng)，使原子核融合，產(chǎn)生具有更多質(zhì)子和中子的元素。但現(xiàn)有的原材料正在失去動(dòng)力。最近發(fā)現(xiàn)的一組超重元素，編號(hào)114到118，都是通過用鈣-48束轟擊由錒系元素構(gòu)成的目標(biāo)而產(chǎn)生的。鈣的這種同位素特別穩(wěn)定，這使得它非常適合促進(jìn)必要的核聚變反應(yīng)。
然而，鈣只能讓科學(xué)家們深入到元素周期表的外圍?？茖W(xué)家們?cè)噲D用比鈣-48更重的粒子束制造超重元素，這包括鈦和鉻的同位素。為了確定鈦-50光束可以用來(lái)制造超重元素，LBNL的團(tuán)隊(duì)制造了鉝(Livermorium)-290。該團(tuán)隊(duì)利用伯克利實(shí)驗(yàn)室的88英寸回旋加速器設(shè)備加速鈦束，并將其發(fā)射到钚制成的目標(biāo)上。
《每日科學(xué)》網(wǎng)站(www.sciencedaily.com)
1、納米成像技術(shù)有助于了解古代骨骼中的蛋白質(zhì)及組織保存
美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)的一項(xiàng)初步研究顯示，古代骨骼的納米級(jí)三維成像技術(shù)不僅可以進(jìn)一步了解軟組織在石化過程中所經(jīng)歷的變化，而且還具有作為一種快速實(shí)用的方法來(lái)確定哪些標(biāo)本可能適合保存古代DNA和蛋白質(zhì)序列。
使用納米成像方法比較現(xiàn)代骨骼和冰河時(shí)代的骨骼，可以更好地理解膠原蛋白和血管在石化過程中所經(jīng)歷的變化。
研究人員將現(xiàn)代牛、鱷魚和鴕鳥腿骨的小樣本與更新世時(shí)期的猛犸象、草原野牛、馴鹿和馬的腿骨進(jìn)行了比較。這些更新世的樣本都是從加拿大育空地區(qū)(Yukon Territory)融化的古代永久凍土中提取的。
利用飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀(TOF-SIMS)掃描成像結(jié)構(gòu)的表面，研究人員確定了結(jié)構(gòu)中存在的化學(xué)特征，并幫助進(jìn)一步確認(rèn)它們是膠原蛋白和血管。
這項(xiàng)初步研究的基本思想是，這種納米尺度的方法可以用于所有化石記錄的骨骼，以更好地了解有機(jī)組織在石化過程中發(fā)生的化學(xué)和結(jié)構(gòu)變化。這項(xiàng)技術(shù)也可能被用來(lái)篩選適合保存DNA和蛋白質(zhì)序列的古代骨骼標(biāo)本。
2、天體物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞與暗物質(zhì)聯(lián)系，有助于解決“最終秒差距問題”
研究人員發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量黑洞和暗物質(zhì)粒子之間的聯(lián)系，這些粒子分別是宇宙中一些最大和最小的實(shí)體。
他們的新計(jì)算表明，一對(duì)超大質(zhì)量黑洞(SMBHs)之所以能夠合并成一個(gè)更大的黑洞，是因?yàn)橹氨缓鲆暤陌滴镔|(zhì)粒子的行為，這為天文學(xué)中長(zhǎng)期存在的“最終秒差距問題”提供了一個(gè)解決方案。這項(xiàng)研究發(fā)表在本月出版的《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。
2023年，天體物理學(xué)家宣布探測(cè)到宇宙中彌漫著引力波的“嗡嗡聲”。他們假設(shè)這種背景信號(hào)是由數(shù)百萬(wàn)對(duì)合并的超大質(zhì)量黑洞發(fā)出的，每對(duì)超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量都是太陽(yáng)的數(shù)十億倍。
然而，理論模擬表明，當(dāng)這些巨大的天體成對(duì)地螺旋靠近時(shí)，它們的接近過程會(huì)在距離約為1秒差距(約3光年的距離)時(shí)停止，從而阻止它們的合并。
這個(gè)“最后的秒差距問題”不僅與合并的大質(zhì)量黑洞是引力波背景源的理論相沖突，而且與大質(zhì)量黑洞通過較小黑洞合并而成的理論也不一致。
論文的合著者表示：“我們證明，加上以前被忽視的暗物質(zhì)的影響，可以幫助超大質(zhì)量黑洞克服最后的分離和合并差距。我們的計(jì)算解釋了這是如何發(fā)生的，與之前的觀點(diǎn)相反。”
《賽特科技日?qǐng)?bào)》網(wǎng)站(https://scitechdaily.com)
1、藥物有效期或影響未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)
美國(guó)杜克健康公司(Duke Health)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，在完成三年火星之旅的宇航員返回地球之前，宇航飛船中存儲(chǔ)的藥物超過一半將會(huì)過期，這包括止痛藥、抗生素、過敏藥和助眠藥等主要藥物。
根據(jù)發(fā)表在最新一期自然出版集團(tuán)期刊《npj微重力》(npj Microgravity)上的一項(xiàng)研究，宇航員最終可能會(huì)依賴無(wú)效甚至有害的藥物。
過期的藥物可能會(huì)失去部分或大部分藥效。與地球相比，太空中藥物的實(shí)際穩(wěn)定性和效力在很大程度上仍然是未知的。惡劣的太空環(huán)境，包括輻射，可能會(huì)降低藥物的有效性。
研究人員指出，隨著太空機(jī)構(gòu)計(jì)劃在火星及其他地方進(jìn)行長(zhǎng)期任務(wù)，過期的藥物可能會(huì)對(duì)這些任務(wù)構(gòu)成挑戰(zhàn)。
研究人員利用國(guó)際藥物有效期數(shù)據(jù)庫(kù)確定，91種藥物中有54種的保質(zhì)期為36個(gè)月或更短。
最樂觀的估計(jì)是，這些藥物中約有60%會(huì)在火星任務(wù)結(jié)束前失效。在更保守的假設(shè)下，這一數(shù)字躍升至98%。
這項(xiàng)研究并沒有假設(shè)藥物會(huì)加速降解，而是把重點(diǎn)放在無(wú)法為火星任務(wù)提供更新的藥物上。這種補(bǔ)給的缺乏不僅影響到藥物，也影響到其他重要的供應(yīng)，比如食物。
論文作者稱，增加飛船上的藥物數(shù)量也可以幫助彌補(bǔ)過期藥物的療效降低。
2、中國(guó)天文學(xué)家開發(fā)了從星系調(diào)查中提取信息的新技術(shù)
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)(NAOC)的科學(xué)家與國(guó)際合作伙伴合作，最近設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新技術(shù)，可以有效地從星系調(diào)查中提取信息，為未來(lái)的宇宙探索和調(diào)查鋪平了道路。
他們的研究結(jié)果發(fā)表在最新一期的《通信物理》(Communications Physics)網(wǎng)絡(luò)版上。
在這個(gè)精確宇宙學(xué)的時(shí)代，大規(guī)模星系紅移調(diào)查是探測(cè)宇宙的有力工具。通過觀察來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的大量光譜，天文學(xué)家能夠創(chuàng)建宇宙不同時(shí)期星系的密度場(chǎng)。這些密度場(chǎng)攜帶著關(guān)于星系聚集的重要信息，這些信息可以通過兩點(diǎn)和N點(diǎn)(N>2)相關(guān)函數(shù)來(lái)量化。
然而，由于各種復(fù)雜性，包括這些量的測(cè)量和建模，在實(shí)踐中很難使用n點(diǎn)函數(shù)。
在這項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)上工作了幾年之后，NAOC的研究團(tuán)隊(duì)和合作伙伴開發(fā)了一整套從星系兩點(diǎn)關(guān)聯(lián)函數(shù)中提取多點(diǎn)關(guān)聯(lián)函數(shù)的新方法。
研究人員表示：“這為在星系調(diào)查中有效地使用高階信息打開了一扇新的窗口，對(duì)即將到來(lái)的包括暗能量光譜儀(DESI)、定焦光譜儀(PFS)和中國(guó)巡天空間望遠(yuǎn)鏡(CSST)在內(nèi)的星系調(diào)查具有重要的宇宙學(xué)意義。”(劉春)
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