科學快報 核聚變突破！最大仿星器創下關鍵指標新紀錄，【科學快報216】

這世界上最強大的仿星器核聚變裝置W7X 既然它的最新實驗圓滿結束 在多國科學家的通力合作下 取得了諸多里程碑式的成果 其中包括在聚變物理的一個關鍵參數 三重機上刷新了世界紀錄 43秒的新峯值已超越託卡馬克裝置 在聚變發電的道路上 仿星器是最有前途的概念之一 該反應必須在數千萬攝度的等離子體中進行 仿星器可利用複雜的磁場 將這種高溫等離子體 限制在一個環形的真空槍體內 以實現核聚變所需的條件 而三重機是可控核聚變的一條及格線 只有三重機達到一定閾值 核聚變才能自持燃燒 步入實用化階段 由於託卡馬克設計更簡單 研究也更加深入 所以過去已經取得了一定的成就 而在維持更長等離子體持續時間方面 W7X展現出了明顯的優勢 這標誌着磁約數聚變的重大轉變 雖然都是磁約數 但仿形器僅依靠磁場來控制過熱等離子體 無需電流經過等離子體本身 這一特性使其本質上更加穩定 更適合連續放電 而此次成功的關鍵 是向樹林國家實驗室開發的一款 高精度新型顆粒噴射器 在這樣創紀錄的實驗中 大約90顆一毫米大小的冷凍輕微粒 在43秒內被注入 同時強大的微波加熱等離子體 加熱和顆粒注入之間的精確協調 對於實驗加熱功率和燃料供應之間的 最佳平衡至關重要 關鍵在於 這是首次以可變的預編程 脈衝頻率操作噴射器 這種方法可直接適用於未來的核聚變反應堆設計 並有可能將等離子體的持續時間 延長至幾分鐘 在實驗中 等離子體溫度超過了2000萬攝氏度 峯值達到了3000萬攝氏度 進一步證明了仿形器聚變裝置的巨大潛力 除了打破三重機紀錄之外 這裏還有兩項突破 W7X在360秒的等離子體運行中 能量週轉率達到了1.8千兆焦耳 超過了之前的1.3千兆焦耳的紀錄 這種持續的能量輸入和熱量去除 甚至達到了中國託康馬克的水平 在另一系列實驗中 研究人員在整個等離子體體移內 實現了3%的等離子體磁壓比 通過故意降低磁場強度 以使等離子體壓力上升 他們記錄到了大約4000萬攝氏度的離子溫度 這一比例已經和商業聚變所求的 在可以預見的未來 人工智能將會是一個能源黑洞 谷歌 亞馬遜 微軟等商業公司 紛紛開始佈局 不管合作的關鍵詞是金錢還是碳融合 相關的支持都可能會推動核工業的創新 帶來核能的復興 光可以從黑暗中產生嗎 這在過去一直屬於科幻小說的範疇 近日牛津大學的物理學家 藉助先進的計算模型 首次成功模擬了光與真空的相互作用 在線的量子物理學預測了這種奇蹟現象 研究成果已於6月5號發表在了通用物理學上 量子理論認爲 量子真空並非真的空無一物 而是充滿了不斷產生和湮滅的 虛擬電子正電的堆 研究發現 當兩處拍瓦級綠色激光束 與第三處紅色激光聚焦於一點時 虛擬粒子會發生極化 導致光子像檯球一樣相互反彈 從而在黑暗中憑空產生了第四處激光 它具有獨特的方向和顏色 並保持動量和能量守恆 那單是軟件模擬有什麼用呢 首先看當前的時間點 目前英國 歐洲和中國的新一代超強激光器即將投入使用 其功率水平足以在真實世界中 驗證這種現象 而此次模擬通過三光束散射實驗 讓科學家能夠捕捉到全方位的量子測證 瞭解相互動用區域和關鍵的時間尺度 在對模擬進行全面的基準測試後 就可以將注意力轉向更復雜 更具探索性的場景 包括其餘的激光束結構和非焦脈衝 計算機模擬爲科學家提供了 真實世界測試所需的細節 包括真實的激光形狀和脈衝時序 此外模擬還揭示了相互作用的動態演化過程 並展示了光束幾何結構中 細微的不對稱性如何影響最終結果 這種模擬工具不僅有助於 規劃未來的高能激光實驗 還有助於尋找暗物質的潛在候選者 在科幻作品中 經常能看到一些電子設備 能夠在人體內按程序運行 然後迅速以生物安全的方式分解 消失的無影無蹤 製造這種所謂的順態電子設備 最難的部分是電池 你肯定不希望體內殘留有毒物質 但鋰電池等大多數的電池都是有毒的 在最近發表於smartphone的一篇論文中 一個影音團隊使用了15種益生菌的預製混合物 開發出了一種微生物燃料電池 益生菌的安全性和生物相容性 已得到充分證實 他們使用的是產電細菌 只是現在還不確定這些細菌 被釋放到自然界之後會發生什麼 研究設計了一種可能對細菌更有利的電極表面 利用聚合物和一些納米顆粒 來改善益生菌的電催化行爲 從而增強其活性 改進後的電極多孔且粗糙 爲細菌的附着和生長提供了絕佳條件 從而提高了微生物的產電能力 他們在可溶解的紙上塗了一層DPS敏感度的聚合物 這意味着它只能在酸性環境中工作 例如污染區域和人體的消化系統 這提高了電壓輸出 並延長了電池的使用壽命 儘管這些實驗只產生了少量的能量 但是可以作爲他們繼續研究的概念證明 後續團隊可能會研究 哪些益生菌含有額外的電基因 以及協同作用如何改善發電效果等等 一般孕婦都建議補鐵 以防止缺鐵性貧血 6月4號發表在國際頂尖群屬期刊 《自然》雜誌上的一項動物實驗顯示 孕期缺鐵的影響不單是貧血那麼簡單 活育期間缺鐵可能會導致腹中胎兒性別逆轉 讓具有XY染色體的雄性小鼠發育出卵巢 這樣研究發現 鐵是激活雄性性別決定基因的分子鑰匙 雖然哺乳動物的性別是由染色體決定的 但實際上染色體只是一個大概的藍圖 真正的性別分化需要精確的基因表達程序 缺鐵是孕期最常見的營養缺化症之一 營養全球三分之一的孕婦 雖然這只是一項小鼠實驗 但其揭示的生物學機制具有高度保守性 這一發現提示我們 嚴重的母器鐵缺乏 可能是人類某些性腺發育不全的一個風險因素 這樣研究也強調了孕期充足鐵攝入的重要性 不僅是爲了預防母親貧血和保證胎兒正常造血 還可能影響到性別發育關鍵程序的正確執行 只有研究人員首次在現實世界中 拍攝到腺蟲聚集而成的蠕蟲塔 它們扭動的身體就好像一個超級有機體 當手耗盡 精神加劇時 腺蟲們便會聚殺成塔 它們的目標是依附在路過的動物身上 以便找到更舒適的住所 研究小組將實地考察和實驗室實驗結合起來 首次提供了直接證據 證明了這種行爲是自然發生的 並且是爲了機體運輸而進行的 相關研究已經發表在了新一期的當代生物學上 腺蟲塔不僅是一堆蠕蟲 它也是一個整體協調的結構 一個運動中的超級有機體 整個蠕蟲塔都可以對蠕蟲做出反應 並集體附着在果蠅等昆蟲身上 搭便車前往新的環境 這些塔正在積極地感知和生長 當你觸摸它們時 它們會立即做出反應 並試圖附着在上面 在實驗中 這些擺動的結構可以保持穩定12個小時 並且可以將探索壁延伸到周圍空間 然後坍塌並重新融入主塔