7月4日外媒科學網站摘要:美國研究稱幼兒體內普遍檢出近百種有害化學物
7月4日(星期五)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
量子世界的“穿牆術”:新實驗挑戰傳統理論
量子隧穿是指粒子穿越經典物理學認爲不可逾越的屏障的現象。物理學家通過實驗發現,粒子能量越低,隧穿速度反而越快。這一反直覺的結果爲“隧穿時間”的爭議提供了新視角,並挑戰了量子力學中的玻姆力學理論。相關研究成果發表於《自然》期刊(Nature)。
在經典物理學中,粒子若能量不足,遇到屏障會被反彈。但在量子領域,粒子有一定概率直接穿越屏障。量子隧穿廣泛存在於光合作用、放射性衰變等過程,但其具體機制尚不明確。
荷蘭特文特大學的研究團隊設計了一種新型實驗來測量隧穿速度。他們利用鏡面波導限制光子單向運動,並在路徑中設置能量屏障。光子遇到屏障時,部分會隧穿進入“禁區”,同時橫向進入次級波導。通過記錄次級波導中光子的積累速率,研究人員推算出光子穿越屏障的速度。實驗首次實現了對隧穿過程的直接觀測。
結果顯示,動能最負(在經典物理學中無意義,但在量子屏障內允許存在)的光子隧穿最快,這與量子力學的預測一致,但此前難以實驗驗證。該發現對玻姆力學提出了挑戰,該理論認爲粒子由“導波”引導運動,並預測在無限高屏障中隧穿粒子應靜止,但實驗觀測發現粒子仍在運動。
儘管這一實驗是重要突破,但評論指出,其實驗設計依賴複雜假設,可能無法徹底解決關於玻姆力學的爭議。該研究爲理解量子隧穿的過程提供了新工具,推動了量子物理學的實驗探索。
《科學》網站(www.science.org)
百年爭議終結?科學證實:成年人大腦仍在製造新神經元
數十年來,關於成年人類大腦能否產生新神經元(即“神經發生”)的爭議持續不斷。如今,一支研究團隊運用機器學習人工智能和單細胞基因活性檢測方法攻克了這一古老難題。該團隊最近在《科學》(Science)期刊發表論文,通過識別成年人類腦組織中具有神經祖細胞遺傳特徵的細胞,證實了這些能夠分裂產生神經元的細胞的存在。
新研究中,團隊通過機器學習分析了約30萬個來自人類海馬體的細胞(樣本年齡覆蓋青少年至70歲人羣),從中鑑定出354個神經祖細胞。這些細胞沒有單一標誌性基因,而是通過多基因組合特徵被識別。值得注意的是,年輕大腦的祖細胞數量普遍多於年長者,且14名成年人中有5人未檢測到祖細胞,顯示出神經發生能力存在顯著個體差異。
荷蘭神經科學研究所學者評價稱,該研究爲“成年海馬體持續存在神經發生”提供了概念驗證。但美國匹茲堡大學的專家指出,機器學習方法可能存在誤差,祖細胞或許生成的是非神經元膠質細胞,且數量極其稀少。對此,研究團隊強調,所鑑定的祖細胞具有典型神經元基因特徵。
儘管新神經元生成率較低(此前研究估算每天約700個,不足海馬體神經元總量的0.03%),多數專家認爲現有證據已足夠支持成年神經發生的存在。學界下一步將探究該過程與阿爾茨海默病等神經退行性疾病的關係,或爲認知障礙治療帶來潛在的治療方向。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
觸目驚心!美國幼兒體內普遍檢出近百種有害化學物
美國一項全國性研究顯示,2至4歲兒童體內普遍檢出多種潛在有害化學物質。該研究由多所機構與美國國立衛生研究院(NIH)支持的“兒童健康結果環境影響因素”(ECHO)計劃合作開展,結果發表於美國化學學會(ACS)旗下環境領域頂級期刊《環境科學與技術》(Environmental Science & Technology)。
研究人員檢測了201名兒童的尿液樣本,共分析111種化學物質,結果發現:96種化學物質在至少5名兒童體內檢出,48種存在於半數以上兒童體內,34種在90%以上兒童體內檢出,其中包括9種未被國家健康監測項目追蹤的物質。這些化學物質可能干擾激素、大腦發育和免疫功能。
兒童主要通過日常活動(如飲食、呼吸、接觸物品)暴露於以下物質:塑料中的鄰苯二甲酸鹽、化妝品中的對羥基苯甲酸酯、食品包裝中的雙酚類、防曬霜中的二苯甲酮、農藥、阻燃劑等。由於幼兒手口接觸頻繁且單位體重攝入量高,其暴露風險更大。
研究還發現:部分化學物質(如三氯生、多環芳烴)濃度近年來有所下降,但新型增塑劑和農藥(如啶蟲脒、2,4-D)呈上升趨勢;少數族裔兒童及年幼兒童的化學物質水平更高;兒童體內部分物質濃度甚至超過母親孕期水平。
研究人員強調,需加強監測和監管,因早期暴露可能引發發育遲緩、激素紊亂等問題。建議家長採取防護措施,如選擇無有害成分的產品、減少塑料使用、勤洗手、保持室內清潔等,以降低兒童暴露風險。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
零下173℃的黑科技:單分子磁體改寫數據存儲規則
英國曼徹斯特大學與澳大利亞國立大學的研究團隊開發出一種新型分子,可在接近月球暗面夜間的極低溫環境下存儲數據,爲高密度信息存儲技術帶來突破。相關成果發表於《自然》(Nature)期刊。
該單分子磁體能在100開爾文(約零下173攝氏度)下保持磁性記憶,較此前80開爾文的紀錄顯著提升。若技術成熟,郵票大小的存儲設備可容納比現有技術多100倍的數據,每平方釐米可存儲約3TB數據,相當於4萬張CD或50萬個TikTok視頻。
隨着互聯網數據量激增,傳統硬盤依賴多原子協作的磁化存儲方式面臨瓶頸,而單分子磁體僅需單個分子即可存儲數據,有望大幅提升存儲密度。但此類技術長期受限於超低溫環境。研究指出,新分子雖仍需零下173攝氏度的低溫,但已高於液氮冷卻溫度(零下196攝氏度),使得大型數據中心的應用成爲可能。
突破關鍵在於分子結構的創新:稀土元素鏑被兩個氮原子以近乎直線的構型固定,並通過烯烴分子穩定結構。澳大利亞國立大學團隊利用超級計算機模擬量子力學行爲,證實該構型能顯著提升磁性能,爲未來可在更高溫下工作的分子磁體設計提供了範本。
研究展望稱,這項技術或將在未來推動數據存儲領域的革新。(劉春)