这是使用欧洲南方天文台甚大望远镜拍摄到的恒星TWA 7周围星盘的图像，图中叠加了韦布空间望远镜MIRI仪器所拍摄的图像。图片来源：英国《自然》在线版《自然》杂志25日报道了詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）直接成像的一颗小型气态巨行星。这是“韦布”在其运行期间发现的首颗系外行星，标志着其向直接成像更小的、与地球质量接近的行星的目标迈出了重要一步。这一发现填补了人们对太空认知的空白，有助于理解早期行星的形成过程及原行星盘内的动态变化。当代天文学的一个主要目标是寻找并研究系外行星。自2022年开始运行以来，JWST为科学家提供了前所未有的机会来详细地研究已知系外行星。此次，JWST捕捉到了迄今为止通过直接成像方法观测到的质量最小的系外行星。这类行星相对较暗，并且其信号容易被母星光芒所掩盖，对其成像是一个巨大的技术挑战。为克服这一难题，法国国家科学研究中心巴黎天文台研究团队开发了一种特殊的日...
丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所团队开发出新型可调量子传感技术——一种混合量子系统，能帮多种技术实现更高精度的测量。其应用前景广阔，从探测宇宙中的引力波、监测环境，到生物医学诊断和成像。该突破性成果标志着量子传感技术迈入新阶段，为医疗、天文、信息等多领域的技术革新提供了坚实支撑。研究成果发表于最新一期《自然》杂志上。近年来，随着量子光学发展，传感器的灵敏度正不断逼近一个被称为“标准量子极限”的理论边界——由于在微观尺度进行测量时，不可避免地受到量子噪声干扰所造成的限制。要突破这一极限，必须引入先进的量子技术来抑制这些噪声。利用量子纠缠等非经典物理现象，可以有效突破这些传统限制。此次的新系统首次实现了大规模纠缠，涉及多光子态与大型原子自旋系统之间的相互作用。这种独特的技术组合，使系统能够实现“频率相关压缩”，从而动态降低宽频带范围内的量子噪声。这对于需要高灵敏度的引力波探测以及其他精密...
发表在新一期《科学》杂志的研究显示，被称为“全球翻转环流”的深海环流在塑造南太平洋微生物群落的多样性与功能方面，发挥着决定性作用。这项由美国克雷格·文特尔研究所、加州大学圣迭戈分校等机构联合完成的研究，为理解海洋生态系统的组织模式提供了新视角。长期以来，科学家已知该环流会将深海划分为物理化学特征不同的区域，但无法确认这些水团是否构成独特的微生物生态系统。此次，研究团队从复活节岛出发至南极洲附近，沿南太平洋采集了300多个全深度水样，通过宏基因组学和分子指纹技术，重建300多种微生物基因组，并识别出数万个物种。研究发现，海面下约300米处存在“原核生物系统发育跃层”，微生物多样性在此处急剧增加，类似于海水密度快速变化的“密度跃层”，成为表层低多样性水体与深海高多样性群落之间的过渡带。进一步分析显示，这些微生物形成6个微生物群落组和10个微生物群落“功能区”。其中3个群落组与水深相关，另外...
由悉尼大学领导的研究团队开发的低温量子控制平台。图片来源：澳大利亚悉尼大学量子计算机要真正实现大规模实用化，关键在于如何稳定、精准地控制海量量子比特。澳大利亚悉尼大学与新南威尔士大学的研究团队在这一方向取得重要突破。他们开发出一种低温下实现精准控制的芯片，有望将芯片上的量子比特数量从目前的几十个扩展到百万量级。相关成果近日发表在《自然》期刊上。研究团队研制出一种可在毫开尔文温度条件下控制自旋量子比特的硅芯片。这一温度略高于绝对零度（-273.15℃），理论上是物质完全静止的极限。自旋量子比特将信息编码在单个电子的磁方向上，具有易于扩展的优势，并与当前广泛使用的互补金属氧化物半导体（CMOS）技术兼容。自旋量子比特必须在1开尔文以下的极低温度才能稳定运行，保持其量子信息。此外，要实现大规模扩展，还需通过复杂集成电子系统来控制与读取这些量子比特。而这又带来一个重大难题：若控制电路距离过近，...
一个经过手术视频训练的智能机器人，在没有人工协助的情况下，成功完成了一例耗时的胆囊切除手术。这是该机器人首次在患者模型上进行操作，其表现十分沉稳，甚至在现实医疗环境中常见的突发状况下，也展现出了与熟练人类外科医生相当的专业能力。9日的《科学-机器人》杂志报道了这项由约翰斯·霍普金斯大学主导的手术，其被视为手术机器人领域的革命性进展，因为机器人首次同时具备了机械系统的高精度和类似人类的适应性与理解力。医疗机器人专家阿克塞尔·克里格表示：“这一进步标志着它从只能‘执行’特定任务的机器人，迈向了真正‘理解’外科手术的智能系统。这是一个关键点，它让我们更接近于开发出能够在混乱、不可预测的真实环境中工作的自主手术系统。”早在2022年，团队研发的智能组织自主机器人STAR就完成了对猪的首例自主腹腔镜手术。但当时该机器人仍需使用特殊标记的组织，在高度受控的环境下依照预定计划执行手术。而这次，新系统...
据最新一期《自然》杂志报道，国际天文学家团队首次精准捕获到太阳系外一个新生恒星及其行星系统形成的“起点时刻”现象。他们借助欧洲阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜和詹姆斯·韦布空间望远镜，观察到第一批行星形成物质（刚开始凝固的高温矿物）的诞生。这是天文学家首次在如此早期的阶段识别出一个行星系统，为了解太阳系早期历史打开了一扇窗。这个新生的行星系统正围绕HOPS-315形成。HOPS-315是一颗“原恒星”（婴儿恒星），距离地球约1300光年，类似于新生的太阳。它被一圈致密的气体和尘埃盘包围，这种“原行星盘”正是新生行星的摇篮。以往观测中，天文学家曾在类似系统中发现已经形成的大质量行星，如类木星天体。论文第一作者、荷兰莱顿大学教授梅丽莎·麦克卢尔指出，行星的最初固体部分，即“微行星”，必须形成得更早，在更原始的阶段。在太阳系中，第一批在靠近地球轨道附近冷凝出的固态物质，如今仍保存在古老的陨...
瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）科学家利用量子效应原理，首次开发出一种无需外部光源的新型生物传感器，为光学生物传感技术在医疗诊断和环境监测中的应用扫清了一大障碍。相关研究发表在最新一期《自然-光子学》杂志上。光学生物传感器通常依赖光波作为探针来检测生物分子，在精准医疗、个性化诊疗以及环境监测中发挥着关键作用。如果能将光波聚焦到纳米尺度——例如小到足以探测蛋白质或氨基酸，那么这类传感器的灵敏度将大幅提升。目前，科学家通过在芯片表面构造纳米光子结构，可以将光“压缩”至极小空间，从而增强检测能力。然而，这种纳米光子传感器需要复杂的外部光学设备来提供探测光源，限制了其在便携式检测设备和现场快速诊断中的应用。为此，EPFL科学家提出了一种创新解决方案：利用量子现象——非弹性电子隧穿，实现了无需外部光源的生物检测。这一量子效应指的是电子像波动一样穿过一个极薄的绝缘层，并在此过程中释放光子。虽然这种...
丹麦哥本哈根大学与英国剑桥大学领导的研究团队，从欧亚大陆214种已知人类病原体中成功提取出古代DNA，绘制出跨越数千年的人类传染病图谱，完成了迄今为止关于传染病历史的最大规模研究，为人与动物互动如何深刻改变人类健康格局提供了重要新见解。这项成果发表在9日的《自然》杂志上，不仅揭示了人类与病原体之间漫长的博弈历史，也为未来公共卫生策略和疫苗设计提供了重要参考依据。研究人员此次分析了超过1300个史前人类个体的遗传信息，时间跨度最长达37000年。通过研究古老的骨骼和牙齿样本，他们得以追踪细菌、病毒和寄生虫引发疾病的历史演变过程。研究发现，人畜共患病（即从动物传播给人的疾病，如近年来的新冠疫情）最早的证据可追溯至约6500年前，并在约5000年前开始变得更加普遍。这表明，随着人类从游猎采集转向农业与畜牧业，人与动物密切接触的生活方式为病原体传播创造了理想条件。而草原牧民的大规模迁徙也在这一...
美国能源部阿贡国家实验室联合德国马克斯·普朗克核物理研究所、欧洲X射线自由电子激光器（XFEL）团队共同宣布，成功研发出随机受激X射线拉曼散射（s-SXRS）技术。这项能将实验噪声转化为珍贵数据的新方法，或将彻底改变人类观测电子运动的微观视角，促进化学等多学科的发展。该成果于近日发表在《自然》杂志上。研究团队利用全球最强大的X射线激光器——XFEL的独特性能，使s-SXRS技术能以前所未有的分辨率，捕捉原子内部电子结构及其相互作用的精细图像。实验过程中，当XFEL发射的X射线脉冲穿过氖气时，仪器记录下的拉曼信号被放大了近10亿倍。拉曼信号这种特殊的“X射线指纹”如同原子的“身份证”，清晰揭示了其激发态电子结构的信息。与传统方法需在不同能级间缓慢扫描不同，新技术通过分析输入脉冲与产生的拉曼信号的关联性，仅需整合多个瞬时快照，就能构建出完整的电子能谱图。借助这一方法，研究团队获得了飞秒（千...
美国杜克大学、哈佛大学与新西兰奥塔哥大学团队在最新一期《自然-衰老》杂志发表论文，公布了一项基于脑部扫描图像的新工具，其不仅能在中年阶段判断一个人是否“加速衰老”，还能预测他未来罹患痴呆、心血管疾病、肺病甚至早逝的风险，有望成为健康风险预警和干预的新手段。为更精准地衡量衰老过程，科学家一直在努力开发各种“衰老时钟”。此次，团队利用了新西兰“达尼丁研究”的数据。该研究自1972年至1973年间，对1037位出生于达尼丁的人进行持续追踪。参与者自出生起每隔数年就接受健康检查，包括心血管、代谢、免疫、认知等多方面指标的评估。在此基础上，团队利用860名参与者在45岁时采集的脑部核磁共振图像，训练出一种人工智能模型，名为“DunedinPACNI”（达尼丁图像脑龄模型）。该模型只需一张脑部扫描图像，即可估算个体的衰老速度。为了验证模型的普适性，团队又将其应用于来自英国生物样本库42583名参与...
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