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

天体物理学家利用模型准确预测了观测到的M87黑洞喷流的形态

天体物理学家利用模型准确预测了观测到的M87黑洞喷流的形态 自从发现喷流以来，包括诺贝尔奖获得者罗杰-彭罗斯爵士在内的许多学者都在研究这些神秘现象的形成。目前，有两种主要模型试图解释喷流的形成："BZ-喷流模型"是以研究人员布兰福德和兹纳杰克的名字命名的，也是目前最有影响力的模型，它认为喷流是通过与黑洞事件视界相连的磁场线从黑洞中提取自旋能量而形成的。与此相反，第二种模型认为喷流是通过从黑洞的吸积盘中提取旋转能量形成的。后者是在黑洞强大引力作用下围绕黑洞旋转的电离气体的集合。第二种模型可以被称为"圆盘-喷流模型"。尽管其他研究人员已经使用 BZ 射流模型模拟了广义相对论准直外流，实际上也就是射流，但还不清楚 BZ 射流模型能否解释观测到的实际射流的形态，包括其拉长的结构、宽度和边缘增亮（即射流边缘附近亮度增加）。为了研究这两个模型的有效性，中国科学院上海天文台袁峰博士领导的一个国际研究小组计算了这两个模型分别预测的位于室女座巨型星系Messier 87（M87）中心的超大质量黑洞的喷流。研究小组随后将计算结果与对M87喷流的实际观测结果进行了比较，后者被记录在事件地平线望远镜（EHT）首次捕捉到的黑洞图像中。研究小组的研究表明，BZ-喷流模型准确地预测了观测到的M87喷流的形态，而圆盘-喷流模型则难以解释观测结果。该研究发表在《科学进展》（Science Advances）上。模型预测图像与观测图像的对比研究小组首先采用了三维广义相对论磁流体力学（GRMHD）模拟来再现M87喷流的结构。为了计算模拟喷流的辐射并将辐射与观测结果进行比较，辐射电子的能谱和空间分布至关重要。研究小组假设电子加速是通过"磁重联"发生的，即磁能转化为动能、热能和粒子加速的过程。根据这一假设，研究小组结合粒子加速研究的结果，利用动力学理论求解了稳态电子能量分布方程。然后，研究小组获得了模拟射流不同区域的电子能量谱和数量密度。在距离核心的三个距离上，由基准模型预测的边缘增亮（实线）及其与观测数据的比较（虚线）将这些信息与吸积模拟（包括磁场强度、气体等离子体温度和速度）相结合，研究小组获得了可以与实际观测结果进行比较的结果。结果显示，BZ-喷流模型预测的喷流形态与观测到的M87喷流形态非常吻合，包括喷流宽度、长度、边缘增亮特征和速度。相比之下，盘状喷流模型的预测结果与观测结果不一致。此外，研究小组还分析了磁再连接过程，发现它是由于M87黑洞吸积盘中的磁场产生的磁爆发造成的。这些爆发对磁场造成了强烈的扰动，这种扰动可以传播很远的距离，从而导致喷流中的磁重联。这项工作弥合了喷流形成动态模型与各种观测到的喷流特性之间的差距，首次证明 BZ 喷射模型解决了喷流的能量问题，也解释了其他观测结果。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

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：