欧洲核子研究中心再现来自黑洞的物质：反物质等离子体火球

欧洲核子研究中心再现来自黑洞的物质：反物质等离子体火球 超大质量黑洞发射等离子体喷流的艺术家印象图，欧洲核子研究中心的科学家们现在已经在实验室中重现了这一场景。美国宇航局/JPL-加州理工学院这些所谓的相对论喷流被认为包含了由电子及其反物质等价物正电子组成的等离子体。但是，这种物质究竟是如何形成的，又有什么作用，很难通过天文观测和计算机模拟来测量。于是，欧洲核子研究中心的科学家们开始在实验室里制造他们自己的版本。利用高辐射材料（HiRadMat）设施，研究小组从超级质子同步加速器中捕获了 3000 亿个质子，并将它们喷射到石墨和钽制成的靶子上。这引发了一连串的粒子相互作用，产生了足够多的电子-正电子对来维持稳定的等离子状态。产生等离子体的一系列相互作用示意图 罗切斯特大学激光能量学实验室插图/Heather Palmer首先，质子撞击石墨中的碳原子核，产生的能量足以撞散其中的基本粒子。其中的中性粒子很快衰变为高能伽马射线。这些伽马射线随后与钽的电场相互作用，进而产生成对的电子和正电子。在这次试运行中，产生的电子-正电子对达到了惊人的 10 万亿个，足以让它开始表现得像一个真正的天体物理等离子体。"这些实验的基本理念是在实验室中重现天体物理现象的微观物理学，例如黑洞和中子星的喷流，"该研究的合著者吉安卢卡-格雷戈里（Gianluca Gregori）说。"我们对这些现象的了解几乎完全来自天文观测和计算机模拟，但望远镜无法真正探测微观物理，模拟也涉及近似。像这样的实验室实验是连接这两种方法的桥梁。"这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学简单点：什么是等离子体？

科学简单点：什么是等离子体？ 在等离子体中，一些电子从中性原子（质子和电子数目相等，因此带中性电荷的原子）中分离出来，成为自由电子。由此产生的自由电子使等离子体不同于其他物质状态，在其他物质状态下，电子仍然紧紧地与原子核结合在一起。当等离子体中的原子与带负电荷的电子分离时，它们就不再带有中性电荷。相反，原子变成了离子带正电的粒子。因此，等离子体是一种由带正电荷的离子和带负电荷的电子组成的电离状态。极光是由地球大气等离子体中的粒子碰撞形成的。资料来源：弗兰克-奥尔森原子中的电子能够分离并形成等离子体有几个原因。在实验室实验中，科学家可以用高压电、激光或电磁场轰击原子，从而形成等离子体。在太空中，高能光子（包括伽马射线）撞击原子也会形成等离子体。在太空中，当重力使压力剧增，从而使气体过热时，也会形成等离子体。高温使原子相互碰撞，导致电子从原子中分离，形成等离子体和恒星的雏形。气体过热产生等离子体的过程表明，气体和等离子体之间的关系类似于液体是固体的加热形式。这种类比并不总是正确的。首先，与气体不同，等离子体可以导电。此外，在气体中，所有粒子的行为方式都相似。然而，在等离子体中，电子和离子的行为和相互作用方式非常复杂，从而产生了波和不稳定性。等离子体有多种类型。宇宙中的大多数等离子体被研究人员称为高温等离子体。在这些高温等离子体中，温度可以超过华氏 1 万度，所有原子都可以完全电离。低温等离子体则不同。原子只是部分电离，温度低得惊人，甚至只有室温。另一种不寻常的等离子体是高能量密度等离子体，科学家在实验室中制造这种等离子体来研究它们的不寻常特性。总结：有一种闪电球状闪电是等离子体。从马克斯-普朗克研究所了解更多信息。极光也是由等离子体造成的。在本科学集锦中了解更多信息。封闭等离子体是设计聚变托卡马克和恒星器设备的重要步骤，这些设备最终可能为我们提供聚变动力。高能量密度等离子体科学实现了实验室条件下的聚变点火。研究等离子体有助于科学家了解物质。这也有助于他们向聚变能源的目标迈进。能源部（DOE）科学办公室通过聚变能源科学和核物理计划支持等离子体研究。能源部资助的等离子体研究还改进了从手机、电脑到汽车等各种产品中的半导体制造。等离子体方面的专业知识帮助能源部国家实验室的研究人员开发出了逐原子控制半导体制造的方法。编译来源：ScitechDaily相关文章:科学简单点：什么是超级计算？科学简单点：什么是人工智能？科学简单点：什么是量子力学？科学简单点：什么是水力发电？科学简单点：什么是核能？科学简单点：什么是气候复原力？科学简单点：什么是纳米科学？科学简单点：什么是暗物质和暗能量？科学简单点：什么是 X 射线光源？科学简单点：什么是自主发现？科学简单点：什么是氢能源？科学简单点：什么是“关键材料” 美国政府定义了多少种？ ... PC版： 手机版：

我们能否通过实验模拟宇宙大爆炸？

我们能否通过实验模拟宇宙大爆炸？ 赵泠的回答 可以。过去数十年间的天文观测与理论发展显示，热大爆炸的发生晚于暴胀，模拟热大爆炸所需的条件没有历史上估计得那么极端。截止 2024 年，人在实验室造出的夸克-胶子等离子体的性质类似热大爆炸后数十微秒可能存在的夸克-胶子等离子体。电子-正电子对生成与湮灭同理。 在世界范围内，这类问题是民间科学爱好者跳梁的重灾区。我建议知乎按社区规范和相关法律法规进行处理。 via 知乎热榜 (author: 赵泠)

中国突破黑障通信中国已经建成的“临近空间高速目标等离子体电磁科学实验研究装置”是专门为突破黑障通信技术研制的大型实验装置，投入运

中国突破黑障通信 中国已经建成的“临近空间高速目标等离子体电磁科学实验研究装置”是专门为突破黑障通信技术研制的大型实验装置，投入运行以来在较短的时间内已经在地面实现了从L到Ka频段黑障现象的复现，提出了低频电磁波和动态自适应的抗黑障通信新方法。 实验结果表明：当等离子体覆盖通信天线时，系统能够实时根据驻波检测到等离子体的变化，使通信速率在4Mbps到250bps之间自动切换，换取了约40dB的额外增益，使得通信系统对等离子密度的耐受极限至少提高了一个数量级。 来源 via 标签: #黑障通信 频道: @GodlyNews1 投稿: @Godlynewsbot

苹果在华增加投资：提升上海研究中心能力 新设深圳应用研究实验室

苹果在华增加投资：提升上海研究中心能力 新设深圳应用研究实验室 第一，提升上海研究中心的能力，使其可以为所有产品线的可靠性、质量和材料分析提供支持。第二，今年晚些时候，苹果还将在深圳开设一个新的应用研究实验室，为整个区域的员工提供更有力的支持，并深化与本地供应商的合作。这一全新的实验室将增强对 iPhone、iPad、Apple Vision Pro 等产品的测试和研究能力。苹果应用研究实验室在全球团队的重要资源“在苹果，我们为能深耕中国感到自豪，并在此扩大我们世界级设施。”葛越表示，此次投资将进一步深化苹果的承诺，并更好地支持苹果产品开发。葛越介绍，苹果已为其先进的应用研究实验室投资超过10亿元人民币，随着深圳新设施的增加，这一投资将继续增长。据介绍，实验室为全球的工程和设计团队提供资源，帮助他们测试原型、进行改进，并确保每款设备都能达到苹果的质量和性能标准。葛越解释称，实验室紧邻生产和组装基地，工程师们可以与供应商密切合作，分享高科技生产流程方面的专业知识，以实现实时调整，并帮助供应商提高效率并节省宝贵的时间。实验室团队帮助苹果在智能制造、产品质量和回收材料的使用方面不断创新。据了解，苹果应用研究实验室使苹果能够在从极端温度到剧烈运动等各种条件和场景下进行用户体验的模拟实验，从而确保产品达到最佳性能。在这一过程中产生的创新解决方案，使苹果得以在产品中引入新材料，比如 iPhone 15 Pro 采用的钛金属、引入 Face ID 等新技术，以及推出 Apple Vision Pro 等新产品。实验室多年的分析工作帮助苹果在保持设计和耐用性最高标准的同时，拓宽了 100% 回收材料在关键部件的使用范围包括铝、锡、钨和钴。增加回收材料的使用，有助于 苹果实现到 2030 年在整个供应链和产品中实现碳中和的目标。此次扩建是苹果持续投资中国研发和发展的延续。目前 Apple 在北京、上海、苏州和深圳设有研发中心。过去五年，Apple 在中国的研发团队规模翻了一番，这一团队在人像光效和夜间模式等功能的开发中发挥了关键作用。 ... PC版： 手机版：

聚变的未来：用人工智能的精度解开复杂物理学的谜团

聚变的未来：用人工智能的精度解开复杂物理学的谜团 等离子体建模与实验之间的桥梁为此，研究人员展示了一种连接等离子体建模和实验的新方法。研究人员利用常规安装在聚变装置中的带有光学滤镜的相机拍摄的照片，开发出了一种推断电子密度和温度波动的技术。聚变科学家可以在实验中利用这些信息，以符合理论的方式预测等离子体场。利用来自托卡马克中等离子体边缘的光线（左侧为内部视图），物理信息神经网络重建了等离子体密度和温度的湍流波动以及探测氦气泡的分布（右侧）。作者：A. Mathews、J. Hughes 和 J. Mullen预测建模面临的挑战聚变实验中等离子体湍流的预测建模具有挑战性。这是因为很难对这些混沌系统的边界条件进行建模。研究人员利用定制的物理信息机器学习方法，开发了一个框架，能够直接求解核聚变实验装置边界通常无法解决的等离子体特性。这使科学家们能够预测等离子体波动在实验中的表现。这也使他们能够以符合理论的方式测试预测模型。这种湍流建模以前并不实用。聚变等离子体中约束的重要性聚变等离子体的充分约束对于实现净聚变能量生产的目标至关重要。预测约束的一个关键要素是了解等离子体的不稳定性如何导致聚变装置内的冷却和性能损失。因此，聚变界花了几十年的时间来提高实验的测量能力，以完善预测模型。然而，聚变所需的极端温度和真空条件使得在聚变装置内部署诊断设备非常困难。麻省理工学院的研究人员最近针对这一挑战发表了两篇论文。麻省理工学院的创新研究在第一篇论文中，研究人员展示了如何利用一种新颖的、以物理学为基础的人工智能框架，将实验数据与辐射建模和动力学理论相结合，将常用快速相机收集的光子计数转换为湍流尺度上的电子密度和温度波动。其结果是对以前未观察到的等离子体动力学的新颖实验见解。在第二篇论文中，研究小组利用这些电子动态信息，结合广泛使用的等离子体湍流理论，在实验环境中直接预测出与偏微分方程相一致的电场波动。这项工作超越了传统的数值方法，而是利用专门创建的物理信息神经网络架构，为等离子体的非线性特性开发了一种新型建模方法。这项工作为了解理论预测是否与观测结果相匹配开辟了新的科学途径。参考资料A. Mathews、J. L. Terry、S. G. Baek、J. W. Hughes、A. Q. Kuang、B. LaBombard、M. A. Miller、D. Stotler、D. Reiter、W. Zholobenko 和 M. Goto 的《来自气泡湍流成像的等离子体和中性波动深度建模》，2022 年 6 月 16 日，《科学仪器评论》。doi: 10.1063/5.0088216《基于边界湍流实验图像的漂移还原布拉金斯基理论与等离子体-中性相互作用的深电场预测》，作者：A. Mathews、J. W. Hughes、J. L. Terry 和 S. G. Baek，2022 年 12 月 2 日，《物理评论快报》。DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.235002编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：