週六資訊：探秘中微子、時間迴文與動物大腦

你週末過得怎麼樣？你有沒有讀到關於高能中微子的文章？這很了不起。本週，我們還報道了雄性竹節蟲失去生殖功能的消息。研究人員正在尋找更廉價的方法來創造《星際迷航4》中斯科蒂（Scotty）所描述的一種技術。物理學家們還探索了通過純引力創造一個無奇點黑洞。此外，雖然我不想用物理新聞把你淹沒，但一些理論家在量子領域發現了兩個時間箭頭的證據。而且鳥類大腦的複雜性是獨立於哺乳動物進化而來的。

在地中海深處，研究人員正在建造一個名爲KM3Net的大型裝置，這是一個建成後將覆蓋一立方千米的望遠鏡。它將擁有6000多個像上圖所示的傳感器，這些傳感器用於探測中微子，中微子是唯一能夠到達那些昏暗深處的粒子。

中微子與重子的相互作用非常微弱，通常像電中性的幽靈一樣直接穿過物質，而且它們中的大多數將直接穿過望遠鏡及其傳感器。但在極其罕見的情況下，其中一箇中微子會與一個水分子碰撞併產生傳感器能探測到的藍色能量爆發。

嗯，有幾個傳感器已經啓動並運行，2023年2月13日，KM3Net 探測到一箇中微子，其能量是以往觀測到的中微子能量的30倍，經過兩年的分析，本週發佈了這一結果。

這個能量強大的中微子以極快的速度行進，其具有的能量大約是醫用X射線能量的1萬億倍。研究人員認爲它源自南天的一個源頭，是由超新星或活動星系核等大規模宇宙事件產生的。不幸的是，KM3Net無法精確確定其位置，在那個太空區域有很多候選（源頭）。

雖然時間單向流逝的體驗似乎顯而易見，但物理定律並不偏向於單一方向。許多物理現象，如鐘擺的運動，無論你正向或反向播放錄像看起來都是一樣的；物理學無法解釋不可逆的過程，如液體在桌面上的流淌。在一項新的研究中，薩里大學的研究人員探究了對時間方向的感知是否源於量子領域。

研究人員創建了一個簡化的模型系統，這樣他們就可以只考慮系統本身，而不考慮龐大的周邊環境。並且他們假設，就像宇宙一樣，能量和信息會消散在其中，永不返回（很像液體在桌面上流淌）。這使得他們能夠探究時間的單向體驗，儘管在量子層面上，理論上時間可以向任何一個方向流動。

論文的第一作者托馬斯·古夫說：“這個項目令人驚訝的地方在於，即便我們對描述開放量子系統的方程式做了標準的簡化假設之後，不管系統是正向還是逆向運行，這些方程式的表現仍然相同。”

在一系列研究中，一個多機構合作的研究團隊已經確定，儘管鳥類、哺乳動物和爬行動物擁有共同的祖先，但它們的大腦是各自獨立進化成複雜大腦的。雖然這三個羣體的大腦功能相近，但胚胎大腦發育和細胞類型都遵循着不同的進化路徑。

他們專注於腦皮層的胚胎髮育，在人類中，腦皮層負責獨特的認知處理功能。但是，儘管鳥類、哺乳動物和爬行動物的腦皮層功能相似，但隨着這三個羣體的進化，其神經元的發育機制和分子構成情況有很大差異。具體來說，通過空間轉錄組學，該團隊確定負責感覺處理的神經元是由不同的基因組形成的。

合著者費爾南多·加西亞 - 莫雷諾（Fernando García - Moreno）說：“我們的研究表明，進化已經爲構建複雜的大腦找到了多種解決方案。鳥類通過自身的機制發展出了複雜的神經線路，沒有遵循與哺乳動物相同的路徑。這改變了我們對大腦進化的理解。”