科学家完成迄今为止对电子永久电偶极矩的最精确测量

科学家完成迄今为止对电子永久电偶极矩的最精确测量一项新的研究提供了迄今为止对电子永久电偶极矩的最精确测量，为了解宇宙中物质与反物质之间的不平衡提供了重要依据。这项研究利用分子离子中的电子，将之前的最佳测量结果提高了约2.4倍，有助于完善或扩展粒子物理学的标准模型。粒子物理学标准模型（SM）预言了这种对称性的轻微破坏，但不足以解释实际观测到的不平衡。为了解决这一差异，人们对标准模型提出了许多扩展方案。为了测试这种模型扩展，测量电子电偶极矩（eEDM）--一种对称性破缺的测量方法--的桌面实验非常有前途。在这里，为了以极高的精度测量电子偶极矩，TanyaRoussy等人使用了一种强大的方法：将电子束缚在分子离子内部，置于巨大的分子内电场中。范明宇和安德鲁-贾伊奇在一篇相关的《视角》文章中写道："鲁西等人花了大量精力仔细研究他们的实验仪器和测量技术，以便能够详细了解系统不确定性，确保不会错误地引入虚假信号。"他们的结果比之前的eEDM尺寸最佳上限提高了约2.4倍。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382803.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382803.htm

强力强度获得迄今最精确测量

强力强度获得迄今最精确测量粒子物理学标准模型指出，自然界中存在四种基本力：强力、电磁力、弱力和引力，其中将夸克结合成质子、中子和原子核的强力相同作用最强。强力由胶子携带，其强度被称为强耦合常数。尽管经过多年测量和理论发展，科学家们对强耦合常数的认识有所提高，但其值的不确定度仍比其他“同伴”大几个数量级。分析小组成员、CERN物理学家斯蒂法诺·卡马尔达指出，强力的强度是标准模型的关键参数，但其精度目前仅为百分之几，而比强力弱15倍的电磁力的精度达到十亿分之一。为提升强力强度测量的精确度，ATLAS合作组研究了LHC上碰撞能量为8太电子伏特（TeV）的质子-质子碰撞产生的Z玻色子。当相互碰撞的质子中的两个夸克湮灭时，通常会产生Z玻色子。在此过程中，强力通过从湮灭夸克上辐射出的胶子而发挥作用。这种辐射会赋予Z玻色子一个横向动量，其大小取决于强耦合常数。精确测量Z玻色子横向动量的分布，并与理论值进行比较，可以确定强耦合常数。在最新分析中，研究团队据此精确测定Z玻色子质量尺度下强耦合常数为0.1183±0.0009，该结果的相对不确定度仅为0.8%，是迄今单次实验对强力强度最精确的测量。研究团队指出，对强耦合常数进行更精确测量具有重要意义：首先，可提升与强力有关的粒子过程的理论计算精度；其次，有助解决一些重要的未解之谜。例如，在极高能量下，所有基本力是否强度相同，并由此推断它们是否拥有潜在的共同来源，以及是否会有未知的相互作用能在某些过程或特定能量下改变强力等。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386863.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386863.htm

科学家发现迄今为止中国最高树木

科学家发现迄今为止中国最高树木中国科学院宣布，中国科学家在西藏察隅县发现了成片高大的云南黄果冷杉原始森林，其中最高的一株高度达83.2米，刷新了中国最高树纪录。据新华社报道，这一发现由中国科学院植物研究所郭柯团队完成，是第二次青藏高原科考“森林和灌丛生态系统与资源管理”专题的发现。经无人机吊绳多次测量，此次发现的云南黄果冷杉林林冠高度达70米，最高的一株高度83.2米、胸径207厘米。据介绍，新发现的云南黄果冷杉林在察隅县上察隅镇察隅河两岸山地和河谷地带呈带状分布，海拔2300米左右。群落中含有大量国家一级重点保护野生植物红豆杉古树，以及附生的兰科和蕨类等植物。“该区域之所以能够保留如此高大完好的原始森林，得益于优越的气候和地形条件，以及极少的人类活动干扰。此处的大量高大树木及所在群落和生态系统具有重要的科研价值和保护意义。”中国科学院植物研究所研究员郭柯说。发布：2022年5月18日9:01PM

超乎寻常的速度：光子时间晶体将掀起光学革命

超乎寻常的速度：光子时间晶体将掀起光学革命研究人员制造出了近可见光谱的光子时间晶体，这可能会给光科学应用带来革命性的变化。这一突破扩大了人们以前对光子时间晶体的认识范围，以前人们只能在无线电波中看到光子时间晶体。该研究的作者认为，在光域中维持光子时间晶体的能力可能会对光科学产生深远影响，使未来真正具有颠覆性的应用成为可能。PTC是一种折射率随时间快速升降的材料，在时间上等同于光子晶体，其中的折射率在空间中周期性振荡，导致了珍贵矿物和昆虫翅膀的虹彩等现象。测量单周期时间折射的实验装置。资料来源：EranLustig等人只有当折射率的升降与相关频率电磁波的单周期一致时，PTC才是稳定的。在这项新研究中，第一作者、以色列海法以色列理工学院的莫德凯-塞格夫（MordechaiSegev）与合作者、美国印第安纳州普渡大学的弗拉基米尔-沙拉耶夫（VladimirShalaev）和亚历山德拉-博尔塔塞娃（AlexndraBoltasseva）及其团队，发送了波长为800纳米的极短（5-6飞秒）激光脉冲，穿过透明导电氧化物材料。这引起了折射率的快速变化，使用波长稍长（近红外）的探针激光束对这种变化进行了探索。当材料的折射率恢复到正常值时，探针光束迅速红移（即波长增加），然后蓝移（波长减少）。通过ITO样品的44fs探针脉冲的透射光谱图，适用于不同时间宽度的调制器脉冲。资料来源：EranLustig等人。每一次折射率变化所需的时间都微乎其微--不到10飞秒，因此也在形成稳定的PTC所需的单周期内。Segev说："晶体中被激发出高能量的电子一般需要十倍以上的时间才能弛豫回基态，许多研究人员认为我们在这里观察到的超快弛豫是不可能的。我们还不清楚它是如何发生的。"论文合著者Shalaev进一步指出，在光域中维持PTC的能力（如本文所展示的）将"开启光科学的新篇章，实现真正的颠覆性应用"。然而，我们对这些可能的应用知之甚少，就像20世纪60年代的物理学家对激光可能的应用知之甚少一样。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381543.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381543.htm

日研究员开发新方法 测量土壤中微塑料污染含量

日研究员开发新方法测量土壤中微塑料污染含量受人类活动影响，纳米和微米级微塑料（N/MP）污染广泛存在于土壤、海洋、空气中甚至人体内，其危害日渐严重。日本研究人员近期开发出一种新方法，利用光谱法在两种波长下测量不同土壤类型中的N/MP含量。新华社报道，环境中很大一部分纳米和微米级微塑料（N/MP）存在于土壤中，了解土壤中N/MP的分布和迁移对于应对其威胁至关重要。目前要测量土壤中N/MP的含量，需要先将土壤中的N/MP与有机物等分离开来，再利用拉曼光谱等方法检测。但现有方法对技术要求较高且分辨率有限，此外在分离土壤过程中常会丢失一部分N/MP，导致测量不准。日本早稻田大学等机构研究人员开发出一种新的可测量土壤中N/MP含量的光谱法，无需将土壤中的有机物分离出去。其原理是使特定波长的光穿过样本，利用N/MP和土壤颗粒吸收光谱差异来量化N/MP。因此找到合适的波长来区分N/MP和土壤颗粒十分关键。[Media]研究人员将六种在粒径分布、有机物含量等方面呈不同特性的干土壤样本制成悬浮液，并与聚苯乙烯（一种常见微塑料成分）纳米颗粒混合，形成六种不同的模拟含N/MP污染物的土壤悬浮液。N/MP含量均保持在每升五毫克。然后使用分光光度计测量这些土壤悬浮液在200纳米至500纳米波长范围的吸收光谱，并据此确定干土壤中N/MP的含量。随后找出测量N/MP的两种波长的最佳组合。研究显示，使用220纳米至260纳米和280纳米至340纳米波长组合时，六个样本的误差最低，因此适合测量不同土壤类型中的N/MP含量。研究人员还创建了土壤悬浮液中N/MP含量与添加到干土壤样本中的N/MP含量之间的校准曲线，从而能准确估算干土壤中N/MP的含量。研究成果近期发表在《生态毒理学与环境安全》杂志上。研究人员表明，该方法可以用作土壤中N/MP含量的初步评估工具，以帮助人们进一步了解N/MP在土壤中的分布和迁移。[Media]2024年6月23日11:57AM

CALIPSO激光雷达卫星任务的100亿次测量提供了重要的大气洞察力

CALIPSO激光雷达卫星任务的100亿次测量提供了重要的大气洞察力研究人员利用天基CALIPSO激光雷达测量了地球上最大规模的动物迁徙，即小型海洋生物在夜间从深海游上来捕食浮游植物，然后在日出前又游回去。图片来源：NASA/TimothyMarvelCALIPSO是一颗激光雷达卫星，它促进了全球对气候、天气和空气质量的了解，于2023年8月1日结束了其科学使命。在17年的运行过程中，云-气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测站记录了100多亿次激光雷达测量，并为数千份科学报告提供了信息。CALIPSO由美国国家航空航天局（NASA）和法国国家空间研究中心（CentreNationald'EtudesSpatiales/CNES）联合发射，与云卫星（CloudSat）上的云探测雷达系统同步运行。美国国家航空航天局CALIPSO项目科学家ChipTrepte说："我们必须首次制造出能够在太空中运行的精密激光雷达。然后，我们打算让这颗卫星紧密编队飞行，将CALIPSO激光雷达剖面测量结果与CloudSat的雷达剖面测量结果相匹配。"美国国家航空航天局地球科学部主任卡伦-圣杰曼（KarenSt.Germain）发表了这一致辞，向CALIPSO科学团队和科学界的其他成员表示庆祝。资料来源：美国国家航空航天局传感器技术激光雷达和雷达被认为是"主动"传感器，因为它们会向地球发射能量光束--CALIPSO使用的是激光，CloudSat使用的是无线电波--然后测量光束在大气中如何反射云层和气溶胶。其他轨道科学仪器使用"被动式"传感器测量反射的太阳光或地球或云层发出的辐射。来自CALIPSO和CloudSat的综合数据为了解云层结构和气溶胶层提供了新的视角。这两颗卫星于2006年4月28日同时发射，在太阳同步轨道上从南北两极绕地球一周，每天下午早些时候穿越赤道。它们探测了大气层的垂直结构，测量了云层的高度以及尘埃、海盐、灰烬和烟尘等空中颗粒层的高度。通过这种独特的、几乎同时进行的观测，科学家们对云的形成、大气对流、降水和粒子传输等几个大气过程有了更深入的了解。动画显示的是美国宇航局Aqua卫星上的中分辨率成像分光仪(MODIS)仪器在2019年12月31日至2020年1月5日期间拍摄的RGB彩色图像。棕色烟羽从澳大利亚东南海岸延伸至塔斯曼海，并越过塔斯曼海进入太平洋。叠加的垂直横截面显示了CALIPSO激光雷达在这些天的观测结果。亮色表示存在小颗粒（气溶胶），白色表示云层。在南纬40度附近的每个横截面上，都可以看到来自9英里（14.5千米）以上高度的大火的厚烟层。这些烟雾层下方的深色阴影是由于不透明烟雾层下方没有激光雷达信号。这些烟雾层含有非常小的颗粒，具有与烟雾类似的光学特性。资料来源：NASALangley/RomanKowch值得注意的观测结果例如，在澳大利亚2020年的大规模野火中，CALIPSO观测到烟雾在地球表面上空9到12英里处蹿升。其高度足以达到平流层，是有记录以来最高的烟羽之一。火山灰对飞机有危害。细小的玻璃状颗粒会影响能见度，并导致发动机熄火。"CALIPSO最重要的应用之一就是探测火山喷发产生的火山灰羽的存在并测量其高度，"温克说。"世界各地的火山灰咨询中心利用这些观测数据来提醒和指导商业飞行员避免飞入火山灰羽。2010年冰岛火山爆发时，火山灰向南飘散到欧洲上空，导致多个国家的所有航班停飞。通过CALIPSO的观测，科学家们得以向飞行员发出警告。CALIPSO数据用户的国际社区是该卫星的遗产之一。世界各地数百名学生学会了如何在他们的研究生研究中使用CALIPSO激光雷达数据，形成了一个国际社区，现在他们已经为使用下一颗卫星激光雷达的数据做好了准备。Trepte补充说："合作伙伴关系使一个或多个团队能够共同完成单枪匹马无法完成的任务。对于CALIPSO而言，与法国国家空间研究中心（CNES）建立合作伙伴关系是最理想的选择，他们在航天器和激光雷达科学方面有着悠久的历史，我们能够建造和运行一个巨大的任务，促进我们对气候、天气和空气质量的了解。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386979.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386979.htm