首次发现67年前预言的“恶魔”粒子；遇难人数升至93人，夏威夷野火成为美国百年来“最致命”野火 | 环球科学要闻

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2023-08-14 04:08

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· 物理学 ·

首次发现67年前预测的“恶魔”粒子

图片来源：原论文

1956年，物理学家David Pines曾预言，固体金属中的电子可以结合形成一种复合粒子，这种粒子没有质量、电中性，且不会与光发生相互作用，因此Pines将其命名为“恶魔”粒子。最近，在一项发表于《自然》（Nature）的研究中，研究者在钌酸锶（Sr₂RuO₄）中首次发现了“恶魔”粒子存在的痕迹。

研究者注意到，钌酸锶与高温超导体很相似，但不是高温超导体。为了研究为什么会出现这一现象，研究者测量了这种材料的电子特性，发现了一种没有质量的准粒子。计算结果显示，这是一种由两个能带的电子以几乎相等的振幅异相振荡，形成的一种等离子体激元，符合Pines对“恶魔”粒子的预测。此前科学家认为，超导体中自由移动的库珀对会通过声子相互作用，而最新这项研究提供了一种可能性：库珀对也可能通过“恶魔”粒子相互作用。作者表示，“恶魔”粒子可能是固体金属的普遍特征，这或许有助于解释超导性是如何产生的。（University of Illinois Grainger College of Engineering，科技日报）

· 环境 ·

遇难人数升至93人，夏威夷野火成为美国百年来“最致命”野火

据美国多家媒体报道，截至当地时间8月9日，美国夏威夷拉海纳毛伊县的野火已造成93人死亡，超过了2018年造成85人死亡的美国加利福尼亚坎普大火，成为美国近百年来“最致命”的野火。夏威夷州州长乔希·格林（Josh Green）表示：此次火灾为夏威夷经历过的最大自然灾害，目前大约有2200座建筑物被摧毁或损坏，损失接近60亿美元。

目前，相关人员仍在调查大火发生的原因。据报道，大火发生后，毛伊县失去了电力和通讯，千人流离失所，据当地官员称，共有1418人被紧急疏散到避难所。不过夏威夷电力公司（Hawaiian Electric）于今天表示，已为60%断电的用户恢复供电。（NBC News, CNN，The New York Times）

· 气候变化 ·

美国将斥资12亿美元，建立两个从空气中捕获二氧化碳的大型设施

当地时间8月11日，美国能源部（DOE）宣布，将拨款12亿美元用于开发得克萨斯州和路易斯安那州的两个直接空气捕获碳（DAC）设施，减少大气中的二氧化碳。这将是世界上最大的一笔工程化碳去除投资，预计每年将从大气中减少超过200万吨的二氧化碳排放量，相当于445,000辆燃油汽车的年排放量，比目前最大DAC设施的二氧化碳去除量多至少250倍。

2021年，美国通过了《基础设施投资和就业法》（Infrastructure Investment and Jobs Act），包括未来10年内用35亿美元建设4个区域DAC中心，此次宣布的两个DAC设施是该计划的第一阶段。DAC是一种从空气中分离二氧化碳的技术，分离出的二氧化碳可以存储在地底或转化为有用的含碳制品（如混凝土），以防止其重新释放回大气。据国际能源署（IEA）介绍，迄今为止，全球共有130座正在开发的DAC设施，其中27座已投入运行，18座已竣工。

据《科学》新闻（Science News）报道，政府间气候变化专门委员会（IPCC）称，到2030年，每年需要封存约10亿吨二氧化碳才有机会将相比于工业化前的气温上升控制在1.5°C以内。到2050年，这一数字将达到20亿吨。虽然该计划的支持者众多，但一些反对者认为，DAC是最昂贵且效率最低的碳封存方式之一，将资金用于可再生能源的建设或许是更好的气候战略。（DOE、Science News）

· 演化 ·

雌蝶性染色体上的突变使其看见紫外线

黄条袖蝶（Heliconius charitonia）对色彩的感知具有性别二态性，雌蝶（性染色体为ZW）能够看见紫外线，而雄蝶（ZZ）则不能。近日，根据一项《美国科学院院刊》（PNAS）上的研究，科学家分析了黄条袖蝶的基因组，在W染色体上发现了影响两性间不同性状的视蛋白基因。

由于常用的自动基因组注释无法很好地分析具有多个重复片段的W染色体，科学家手动分析了雌蝶的W染色体序列，发现上面独特存在的UVRh1基因突变使雌蝶眼中能够表达对紫外线敏感的视蛋白。敲除该基因后，雌蝶就不会趋向紫外光源了。进一步研究表明这一变异可能发生在袖蝶演化的早期。现有模型还无法很好地解释这种性别二态性的由来，尚需进一步研究。（UNIVERSITY OF CALIFORNIA - IRVINE）

· 新技术 ·

一种算法能设计出沿任何重复路径滚动的形状

图片来源：原论文

日常生活中，当谈到“滚动”时，我们通常会联想到圆柱或圆球的直线运动。不过，数学家一直对奇形怪状的物体的滚动轨迹更感兴趣。近日，科学家开发了一种算法，能为任何给定的重复路径设计出能沿该路径下坡滚动的球体形状，并通过3D打印制造出了相应的物体。相关论文发表于《自然》（Nature）。

研究人员首先设计了一种算法，能计算出沿任何路径滚动的球体形状。然而，要让物体沿重复路径滚动，就需要该物体滚动到重复路径终点的表面位置恰巧是在路径起点时的位置。此外，由于球的表面积有限，物体滚动到终点时可能无法回到起点时的表面位置。为了解决这些问题，科学家要求该算法设计的形状能在一个滚动周期内重复走完两次重复路径。这样的算法几乎能为任何重复路径设计出滚动球体，不仅能拐锐角弯，还能走上坡和交叉路线。科学家将这种算法设计出的物体形状命名为“trajectoid”。

这种算法不仅能在实际生活中用于设计球形微型机器人，在量子计算和医学成像等领域也有广阔的应用前景。物理学中，许多物理量（如电子的固有角动量）都会表示为球体上的点，可以将物理系统的状态变化过程类比于走过球体表面的路径。因此，这项研究也为物理学家提供了思考量子物理学的一种新思路。（Nature）

撰文：马一瑗、黄雨佳、冬鸢、二七

编辑：冬鸢、不周

封面图片来源：pixabay

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来源: qq

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