Spritacular：用相机捕捉难以捉摸的高层大气电现象

Spritacular：用相机捕捉难以捉摸的高层大气电现象一道闪电，然后--别的东西。在风暴的高处，一个深红色的身影忽隐忽现。如果你看到了它，那么你成为了精灵的幸运见证人，这是地球高层大气中最不为人所知的电现象之一。但如果你用相机拍到了它，你的照片可能有助于一个突破性的科学发现。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331241.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331241.htm

科学家发现世界上最难以捉摸的鲸鱼的惊人行为

科学家发现世界上最难以捉摸的鲸鱼的惊人行为最近的研究颠覆了人们对贝尔德喙鲸的传统看法，发现其种群在指挥官群岛附近的沿海浅水区繁衍生息。这种适应性突显了了解鲸鱼物种的不同行为和栖息地对有效保护工作的重要性。资料来源：OlgaFilatova，南丹麦大学哺乳动物最深下潜记录的保持者是库维尔喙鲸，2014年测量到它至少下潜了2992米。喙鲸还保持着哺乳动物最长潜水时间的纪录：222分钟。现在，通过对一个贝尔德喙鲸种群的科学研究，全世界对遥远的喙鲸世界有了一个新的、令人惊讶的认识。这个种群被意外地发现在海岸附近，并且位于比以前观察到的更浅的水域中。这项研究由南丹麦大学/峡湾与贝尔特分校的鲸鱼生物学家奥尔加-菲拉托娃（OlgaFilatova）和伊万-费杜丁（IvanFedutin）领导，论文发表在《动物行为》（AnimalBehaviour）杂志上。两位研究人员多年来一直在北太平洋进行鲸鱼研究，2008年在指挥官群岛考察期间，他们第一次在海岸附近看到一群贝氏喙鲸。"我们在那里是为了寻找虎鲸和座头鲸，所以我们只是注意到我们看到了一群贝氏喙鲸，并没有采取什么行动。但在接下来的几年里，我们也看到了它们，五年后，我们怀疑这是一个经常光顾同一区域的稳定群落。"南丹麦大学生物系和SDU气候群组的鲸鱼专家、博士后奥尔加-菲拉托娃（OlgaFilatova）解释说："我们每年都能看到它们，直到2020年，COVID-19阻止了我们回到指挥官群岛。"指挥官群岛附近的一条贝尔德喙鲸。可以看到下颌有两颗牙齿。身体上布满了与其它喙鲸搏斗留下的伤疤。图片来源：OlgaFilatova，南丹麦大学。沿海栖息地和鲸鱼行为所研究的贝氏喙鲸种群靠近海岸--距离陆地四公里以内，它们在浅水中被观察到，水深不到300米。奥尔加-菲拉托娃说："这对这一物种来说是不寻常的。这一种群很可能已经适应了这一特殊的栖息地，因此偏离了所有喙鲸都在远海和深海遨游的既定观念。这意味着不能指望一个特定物种中的所有个体都有相同的行为方式。这就给制定物种保护计划带来了困难--例如，在这种情况下不能假设喙鲸只生活在深海远处而制定计划。我们已经证明，它们也可以生活在浅海和沿海水域。可能还有我们尚未意识到的其他不同栖息地。"有许多例子表明，同一鲸种的个体行为并不相同。在鲸的世界里，经常可以看到同一物种的群体生活在不同的地方，吃不同的猎物，交流方式也不同，而且不喜欢与其他群体的同类打交道。指挥官群岛的贝尔德喙鲸。资料来源：OlgaFilatova，南丹麦大学有些虎鲸群只捕食海豹和鼠海豚等海洋哺乳动物，有些则只捕食鲱鱼。有些座头鲸在热带和北极之间洄游，有些则在某些地区栖息。有些抹香鲸群体发展出自己的方言，用于内部交流，不喜欢与群体外的其他鲸鱼交流。奥尔加-菲拉托娃认为，当群体对栖息地和猎物等产生偏好时，社会学习就在发挥作用。动物世界的社会学习有多种形式。模仿是最复杂的形式；动物看到别人做什么，就会理解背后的动机和原因。还有一种是"局部强化"，即动物看到另一种动物前往一个特定的地方，就会跟着去，从而了解到这个地方是有价值的。许多动物都有这种现象，包括鱼类。喙鲸的文化传统奥尔加-菲拉托娃认为，指挥官群岛上的贝氏喙鲸种群是通过"本地强化"来学习的：它们看到一些同伴来到海岸附近的浅水区，跟在后面，发现那里是个好地方，可能是因为那里有很多鱼。这成为了一种文化传统，这也是第一次在喙鲸中观察到这种文化传统。鲸鱼文化传统的其他例子还包括鲸鱼形成特定的捕猎传统：有的鲸鱼用尾巴拍晕鱼群，有的鲸鱼掀起波浪将海豹冲下浮冰，还有的鲸鱼追着鱼群跑到沙滩上。从2008年到2019年，研究人员在指挥官群岛共观察到186头贝尔德喙鲸。其中107只被观察到一次，因此被评估为暂居鲸。79头被发现超过一年，因此被评估为居留鲸。有61头短暂停留的鲸鱼被看到与居民互动，其中7头是在浅水区被看到的。"暂居鲸不像居民那样熟悉当地情况，因此，它们通常会在其物种的正常深度寻找食物。但实际上，我们在浅水区观察到了一些暂居者。这些个体与居民有某种形式的社会接触。"奥尔加-菲拉托娃说："一定是在这种接触中，它们了解了浅水区及其优势。"目前还不清楚世界上有多少头贝尔德喙鲸。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427291.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427291.htm

难以捉摸的幽灵鲨 - 揭开最奇特的深海生物之一的秘密

难以捉摸的幽灵鲨-揭开最奇特的深海生物之一的秘密"我们对这些难以捉摸的鲨鱼亲戚知之甚少，对它们的产卵习性和胚胎发育更是一无所知，"UF生物学助理教授加雷思-弗雷泽（GarethFraser）在出发前说。"我们将部署遥控潜水器，试图找到这些幽灵鲨产卵的地方。"弗雷泽说，幽灵鲨（正式名称为"chimaeras"）与鲨鱼和鳐鱼有亲缘关系，但在进化过程中却相隔了近4亿年，是最神秘、研究最不充分的鱼类之一。它们通常生活在深海中，因此科学家对它们的了解并不多。然而，世界上有几个地方，包括华盛顿沿岸的盐海，chimaeras会进入较浅的水域繁殖和觅食，尤其是在夏季。如果我们能找到它们的胚胎，我们就能开始了解导致这些鱼类特有的一些奇怪形态或生物特征的发育过程。佛罗里达大学生物学家加雷思-弗雷泽（GarethFraser）拿着一条幽灵鲨。图片来源：佛罗里达大学例如，幽灵鲨有一双像兔子一样圆溜溜的大眼睛，当它们在黑暗中匍匐觅食时，这双眼睛能让它们看见东西。它们有像啮齿动物一样不断生长的牙板，这就是它们经常被称为鼠鱼的原因。鲨鱼的皮肤上布满了牙齿，而chimaeras的皮肤上却没有牙齿，雄性chimaeras的前额上有一个巨大的球状物，叫做tenaculum，上面长着尖尖的牙齿，看起来就像鲨鱼的牙齿。弗雷泽解释说："我们认为，它们在交配时会利用这个头部扣环，就像头部的第二个'下巴'一样，咬住雌性并将其吸附在雌性身上。幽灵鲨是一类非常奇特的鲨鱼近亲，它们的生物学特性让它们有点另类。当我们有机会在这些不起眼的鱼类觅食和繁殖的地方找到它们时，我们必须去寻找它们。"雄性幽灵鲨的额头上有一个巨大的凸起，称为"tenaculum"。资料来源：佛罗里达大学去年，弗雷泽和全球其他研究人员在深水拖网项目中成功找到了成年幽灵鲨，但对年长鱼类的研究并不能揭示它们的发育过程。今年夏天对鬼头鲨筑巢区的水下搜索是首次针对这一物种的水下搜索。"弗雷泽说："去年我们发现了很多不同阶段的鱼，从刚孵化的幼鱼到完全成熟的成鱼，所以今年我们要回去寻找它们的育儿场。佛罗里达大学生物学家卡莉-科恩（KarlyCohen）在西雅图的一个码头上操作遥控潜水器。资料来源：佛罗里达大学幽灵鲨探索项目得到了美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation）对鲨鱼皮牙的资助和弗雷泽的佛罗里达大学启动基金的支持。该团队希望揭开牙齿起源的秘密，这将有助于他们进一步了解如何重新长出人类的牙齿。为期四天的考察于6月11日在西雅图开始，考察小组在一个码头上操作遥控潜水器（ROV），它实质上是一架水下无人机，在大约10米深的海底寻找幽灵鲨的筑巢地点。未来几周，研究小组将在普吉特海湾的埃利奥特湾和圣胡安群岛附近的其他地点，从船上部署深约100米的遥控潜水器。ROV上布满了360度视角的摄像头，它捕捉到的图像将为科学家们回到实验室后创建一个海洋深处的虚拟现实场景。弗雷泽说："这将把我们带到华盛顿州附近的海域，这样我们就可以虚拟地与这些幽灵鲨一起游泳，近距离、全景式地观察它们所处的环境。"弗雷泽实验室的UF生物学博士后卡莉-科恩（KarlyCohen）最初找到了潜在的幽灵鲨哺乳地点，她说他们的项目是帮助加强保护工作的绝佳机会。"了解这些研究不足的深水鱼类及其繁殖策略非常重要，"她说。"最终，我们希望保护这一真正富有魅力的物种。"这项研究由美国国家科学基金会资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374775.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374775.htm

新的研究极大地缩小了对难以捉摸的暗物质粒子的搜索范围

新的研究极大地缩小了对难以捉摸的暗物质粒子的搜索范围据信，它占宇宙质量的85%左右，由大约五倍于我们所熟悉的可见物质的质量组成。伯尔尼实验室的部分实验设备和博士生IvoSchulthess最近，在伯尔尼大学阿尔伯特-爱因斯坦基础物理中心（AEC）开发的一项精密实验之后，一个国际研究小组成功地大大缩小了暗物质存在的范围。拥有100多名成员的AEC是粒子物理学领域领先的国际研究组织之一。由伯尔尼领导的团队的研究结果最近发表在备受瞩目的《物理评论快报》上。围绕暗物质的谜团AEC的博士生、该研究的主要作者IvoSchulthess解释说："暗物质实际上是由什么构成的，现在还完全不清楚。然而，可以肯定的是，它不是由构成恒星、地球或我们人类的相同粒子构成的。在世界范围内，越来越敏感的实验和方法被用来寻找可能的暗物质粒子--然而，直到现在还没有成功。"IvoSchulthess，伯尔尼大学阿尔伯特-爱因斯坦基础物理中心（AEC）的博士生某些假设的基本粒子，即轴子，是一类有希望成为暗物质粒子的可能候选。这些极轻的粒子的一个重要优势是，它们可以同时解释粒子物理学中尚未理解的其他重要现象。伯尔尼实验揭开了黑暗的面纱"得益于多年的专业知识，我们的团队成功地设计和建造了一个极其敏感的测量仪器--BeamEDM实验，"AEC的低能和精密物理学教授FlorianPiegsa解释说，他在2016年因其对中子的研究而获得了欧洲研究委员会著名的ERC起始资助之一。如果难以捉摸的轴子真的存在，它们应该在测量仪器中留下一个特征性记录。Schulthess解释说："我们的实验使我们能够确定中子自旋的旋转频率，它在电场和磁场的叠加中移动。每个单独的中子的自旋就像一种罗盘针，它由于磁场而旋转，类似于手表的秒针--但速度快了近40万倍。"Piegsa解释说："我们精确地测量了这个旋转频率，并检查了它最小的周期性波动，这将是由与轴子的相互作用引起的。实验的结果很清楚：中子的旋转频率保持不变，这意味着在我们的测量中没有轴子的证据。"参数空间成功地缩小了与来自法国的研究人员一起在Laue-Langevin研究所的欧洲研究中子源进行的测量，允许在实验中排除一个以前完全没有探索过的轴子的参数空间。它还证明有可能搜索到假设的轴子，这些轴子将比以前其他实验可能的重1000多倍。Schulthess总结说："尽管这些粒子的存在仍然很神秘，但我们已经成功地排除了暗物质的一个重要参数空间。未来的实验现在可以在这项工作的基础上进行。"Piegsa解释说："最终回答暗物质的问题将使我们对自然界的基本原理有一个重要的了解，并使我们向完全理解宇宙迈进一大步。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338533.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338533.htm

解码宇宙幽灵："8号项目"正在接近难以捉摸的中微子

解码宇宙幽灵："8号项目"正在接近难以捉摸的中微子现在，一个由来自美国和德国的研究人员组成的国际团队领导着一项名为"8号项目"的雄心勃勃的探索，他们报告说，他们与众不同的战略是第一个测量中微子质量的现实竞争者。一旦规模完全扩大，"项目8"将有助于揭示中微子如何影响我们所知的宇宙的早期演化。2022年，KATRIN研究小组确定了中微子可能有多重的上限。这一里程碑式的成就是几十年来孜孜以求的。但这些成果只是缩小了搜索窗口。KATRIN将很快达到甚至有一天会超过其目标探测极限，但羽量级中微子可能更轻，这就引出了一个问题："下一步是什么？下一个是什么？"这里看到的回旋加速器辐射发射光谱（CRES）是一种全新方法的关键，这种方法旨在确定难以捉摸的中微子的质量。资料来源：亚历克-林德曼，项目8小组追踪幽灵粒子在最新的研究中，"8号工程"团队在《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上报告说，他们可以使用一种全新的技术来可靠地跟踪和记录一种叫做beta衰变的自然现象。当一种罕见的氢放射性变体--氚--衰变成三种亚原子粒子：氦离子、电子和中微子时，每次衰变都会释放出微量的能量。项目8的最终成功取决于一项雄心勃勃的计划。研究小组并没有试图直接探测中微子--中微子可以毫不费力地穿过大多数探测器技术--而是采用了一种简单的测量策略，可以概括为以下几点：爱因斯坦告诉我们，氚原子的总质量等于其各部分的能量。当我们测量由β衰变产生的自由电子时，我们知道了总质量，"缺少"的能量就是中微子的质量和运动。能源部西北太平洋国家实验室8号项目的主要研究人员之一布伦特-范德文德（BrentVanDevender）说："原则上，随着技术的发展和规模的扩大，我们有可能达到确定中微子质量所需的范围。"为什么是项目8？这些研究人员之所以选择实施这一雄心勃勃的战略，是因为他们已经研究了其中的利弊，并得出结论认为这一战略是可行的。塔莉娅-魏斯是耶鲁大学的核物理研究生。她和"项目8"的同事们花了数年时间研究如何从电子背景噪声中准确地分辨出电子信号。克里斯蒂娜-克莱森斯（ChristineClaessens）是华盛顿大学的一名博士后，她在德国美因茨大学获得了8号项目的博士学位。韦斯和克莱森斯进行了两项最终分析，首次对新技术得出的中微子质量进行了限制。魏斯说："中微子轻得令人难以置信。它比电子轻50多万倍。因此，当中微子和电子同时产生时，中微子质量对电子运动的影响微乎其微。我们希望看到这种微小的影响。因此，我们需要一种超级精确的方法来测量电子的运动速度"。8号项目依靠的正是这样一种技术，它是十多年前由当时在麻省理工学院工作的物理学家乔-福马吉奥（JoeFormaggio）和本-蒙雷亚尔（BenMonreal）构想出来的。一个国际团队围绕这一想法集结起来，成立了"8号项目"，将这一设想转化为实用工具。由此产生的方法被称为回旋加速器辐射发射光谱（CRES）。它捕捉新生电子在磁场中旋转时发出的微波辐射。这些电子带走了β衰变过程中释放的大部分能量，但并非全部。正是这些缺失的能量揭示了中微子的质量。这是首次利用CRES技术测量氚的β衰变，并对中微子质量设定上限。科学家如何称量中微子的重量？图片来源：太平洋西北国家实验室SaraLevine制作的动画创新方法与挑战研究小组只对追踪这些电子感兴趣，因为它们的能量是揭示中微子质量的关键。虽然以前也使用过这种策略，但CRES探测器测量的电子能量至关重要，其扩展潜力超出了任何现有技术。而这种可扩展性正是"8号项目"与众不同之处。伊利斯-诺维茨基（EliseNovitski）是华盛顿大学的助理教授，领导了新发表的工作的许多方面。诺维茨基说："没有人在做这件事。我们并不是采用现有的技术，试图对其进行一些调整。我们有点像在狂野的西部。"在华盛顿大学西雅图分校进行的最新实验中，研究小组在一个豌豆大小的样品池中，在为期82天的试验窗口内跟踪了3770次氚beta衰变事件。样品池经低温冷却后置于一个磁场中，该磁场能长时间捕获新出现的电子，以便系统的记录天线记录微波信号。最重要的是，研究小组记录到的虚假信号或背景事件为零，不会被误认为是真实信号。这一点非常重要，因为即使是非常小的背景也会掩盖中微子质量信号，使有用信号的解读变得更加困难。由PNNL实验物理学家诺亚-奥布莱思（NoahOblath）领导的"8号项目"的一部分研究人员还开发了一套专门的软件--每个软件都以各种昆虫的名字命名，用于获取原始数据并将其转换为可以分析的信号。项目工程师们还戴上了修补帽，发明了各种部件，使项目8得以顺利完成。诺维茨基说："我们的工程师对这项工作至关重要。从工程师的角度来看，这是一种外行的做法。实验物理学处于物理学和工程学的交界处。你必须让特别有冒险精神的工程师和有实践头脑的物理学家合作，让这些东西成为现实，因为这些东西不在教科书里。"到达终点既然研究小组已经证明了他们的设计和实验系统可以使用氚分子，那么他们面前还有一项紧迫的任务。整个团队中的一部分人正在进行下一步的工作：建立一个能够产生、冷却和捕获单个氚原子的系统。这一步非常棘手，因为氚和它更丰富的表亲氢一样，更喜欢形成分子。这些分子将使"8号工程"小组的最终目标无法实现。在美因茨大学物理学家的领导下，研究人员正在开发一个试验台，用复杂的磁铁阵列来制造和捕获原子氚，这样就可以防止原子氚接触样本细胞壁--因为原子氚几乎肯定会在细胞壁上恢复成分子形式。这项技术的进步以及整个仪器的升级，将是达到并最终超过KATRIN团队所达到的灵敏度的关键步骤。目前，由来自十个研究机构的成员组成的研究小组正在测试将实验从豌豆大小的样品室扩大到一千倍大的样品室的设计。这样做的目的是利用更大的监听装置捕捉更多的贝塔衰变事件--从豌豆大小到沙滩球大小。"项目8不仅是一个更大更好的CRES实验，它还是第一个CRES实验，也是第一个使用这种探测技术的实验，"Oblath说。"这在以前从未有过。大多数实验都有50年或100年的历史，至少他们使用的探测技术是如此，而这确实是全新的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382889.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382889.htm

科学家发现存在一种2017年首次预测的难以捉摸的超导态

科学家发现存在一种2017年首次预测的难以捉摸的超导态这是荷兰格罗宁根大学复杂材料设备物理学组组长、《自然》杂志有关FFLO超导态论文的第一作者叶毅教授、博士。图片来源：SylviaGermes该论文的第一作者是格罗宁根大学复杂材料设备物理学组组长叶毅教授。叶教授和他的团队一直在研究伊辛超导态。这是一种特殊的状态，可以抵抗通常会破坏超导性的磁场，该团队在2015年对其进行了描述。2019年，他们创造了一种由双层二硫化钼组成的装置，可以将驻留在两层中的伊辛超导态耦合在一起。有趣的是，Ye和他的团队创造的装置可以利用电场打开或关闭这种保护，从而形成一个超导晶体管。耦合伊辛超导体装置揭示了超导领域一个长期存在的难题。1964年，四位科学家（富尔德、费雷尔、拉尔金和奥夫钦尼科夫）预言了一种在低温和强磁场条件下可能存在的特殊超导状态，即FFLO状态。在标准超导电性中，电子作为库珀对以相反的方向运动。由于它们以相同的速度运动，这些电子的总动量为零。然而，在FFLO状态中，库珀对中的电子之间存在微小的速度差，这意味着存在净动量。叶毅教授介绍说："这种状态非常难以捉摸，只有少数文章声称它存在于普通超导体中。"然而，这些文章都不是结论性的。这个相图描述了六折各向异性轨道FFLO状态的存在，它占据了相图的很大一部分。右上角的示意图展示了超导阶参数的空间调制。资料来源：P.Wan/格罗宁根大学要在传统超导体中产生FFLO状态，需要一个强磁场。但磁场的作用需要仔细调整。简单地说，要让磁场发挥两种作用，我们需要利用泽曼效应。这可以根据自旋方向（磁矩）来分离库珀对中的电子，而不是轨道效应--通常会破坏超导性的另一种作用。"这就像超导性与外部磁场之间的微妙谈判。"第一作者PuhuaWan制作的样品满足了证明库珀对中确实存在有限动量的所有要求。资料来源：P.Wan/格罗宁根大学叶和他的合作者于2015年在《科学》（Science）杂志上介绍并发表的伊辛超导抑制了泽曼效应。他说："通过过滤掉使传统FFLO成为可能的关键成分，我们为磁场发挥其另一个作用（即轨道效应）提供了充足的空间。我们在论文中展示的是轨道效应驱动的FFLO状态在我们的伊辛超导体中的清晰指纹，这是一种非常规的FFLO态，2017年首次在理论上被描述。"传统超导体中的FFLO态需要极低的温度和极强的磁场，因此很难产生。然而，在叶教授的伊辛超导体中，只需较弱的磁场和较高的温度就能达到这种状态。事实上，2019年，研究人员首次在他的二硫化钼超导装置中观察到FFLO状态的迹象："当时我们无法证明这一点，因为样品不够好。不过，他的博士生万普华后来成功制作出了符合所有要求的材料样品，证明库珀对中确实存在有限动量。实际实验花了半年时间，但对实验结果的分析又花了一年时间。"这种新的超导状态还需要进一步研究。还有很多东西需要了解。例如，动量如何影响物理参数？研究这种状态将为超导提供新的见解。这或许能让我们在晶体管等设备中控制这种状态。这是物理学家们的下一个挑战。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372531.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372531.htm