反铁磁材料因其潜在的高速信息处理能力，近年来受到科学界高度关注。但由于其自旋信号难以探测与控制，长期不能得到实际应用。据最新一期《科学》杂志报道，包括美国康奈尔大学在内的研究团队报告称，他们利用二维反铁磁材料与隧道结结构，首次在微米尺度下实现了对反铁磁自旋共振的电信号探测和可控调节。这一技术将有望应用于下一代高速、自旋电子器件。反铁磁材料和铁磁材料一样，由具有“自旋”的原子组成。在铁磁材料中，这些原子的自旋方向整齐排列，形成可被探测的外部磁场；而在反铁磁材料中，自旋相互抵消，整体上不产生外部磁场。因此，反铁磁材料的自旋运动既难以探测，也难以控制。以往对反铁磁自旋动力学的探测都是在毫米尺度甚至更大的样品上进行的，这种尺寸根本无法应用于真正实用的器件中。而此次研究中，研究团队制造出的是微米级别的器件，尺寸缩小了近千倍，并能在其中探测到强烈信号。此次成功的关键在于，研究团队利用量子力学中的“...
sPHENIX粒子探测器上的组件记录的碰撞信号（艺术图）。图片来源：sPHENIX合作组织美国布鲁克海文国家实验室所属相对论重离子对撞机上的sPHENIX粒子探测器发布首批成果，其捕获了宇宙极早期物质形态的关键数据。这项最新研究精确测量了以接近光速运行的金离子相互碰撞产生的数千个粒子的数量和能量密度，有望为人类破解物质的起源之谜提供新线索。相关论文已提交《物理评论C》和《高能物理杂志》。当两束金离子以2000亿电子伏特的能量迎头相撞时，sPHENIX粒子探测器上的组件记录了令人震撼的微观“宇宙烟花”。数据显示，碰撞越剧烈，产生的带电粒子数量越多，释放的总能量呈几何级增长。最新进展不仅验证了新探测器的卓越性能，更为探索夸克-胶子等离子体（QGP）的特性奠定了基础。QGP是一种宇宙大爆炸后百万分之一秒就存在的特殊物质态，是构成现代物质世界的原始“汤羹”。研究QGP可帮助揭示已知物质的起源，...
LHCb实验中首次观测到重子衰变的CP破坏。图片来源：英国《自然》在线版据《自然》杂志16日正式发表的论文称，欧洲核子研究中心（CERN）团队在大型强子对撞机底夸克实验（LHCb）中，首次在一种重子类的衰变复合亚原子粒子中观测到物质—反物质不对称现象。这一效应被称为电荷—宇称联合（CP）对称性破坏，此前已有理论预测，但在重子中从未被观察到。此次实验验证尤为重要，因为重子构成了可观测宇宙中的大部分物质，有助为人们解答为何在当前宇宙中，物质占据了主导地位。宇宙学模型认为，物质和反物质在大爆炸中等量产生，但在今日的宇宙中，物质占据主导地位。这种不平衡被认为是由于物质和反物质行为差异造成的，被称为CP对称性破坏。这一效应被物理学标准模型所预测，60多年前已在一种称为介子的亚原子粒子中观测到，但在重子中却“看不到”。和两个夸克组成的介子不同，重子有3个夸克——构成大多数物质的粒子，如中子和质子都...
科学家在欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）的LHCb实验中，首次观测到一种重子类的衰变复合亚原子粒子中存在物质-反物质不对称现象。这一效应被称为电荷-宇称联合（CP）对称性破坏，此前已有理论预测，但在重子中从未被观察到。这一实验验证尤为重要，因为重子构成了可观测宇宙中的大部分物质。相关研究近日发表于《自然》。宇宙学模型认为，物质和反物质在大爆炸中等量产生，但在今日的宇宙中，物质似乎占据主导地位。这种不平衡被认为是由于物质和反物质的行为差异造成的，即一种被称为CP破坏的对称性破坏。这一效应通过物理学标准模型于60多年前已在介子的亚原子粒子中观测到，但在重子中尚未观察到。和两个夸克组成的介子不同，重子有3个夸克——构成大多数物质的粒子，如中子和质子都是重子。在意大利国家核物理研究院工作的杨雪婷和参与LHCb实验的同事利用LHC质子-质子碰撞的数据，首次观察到重子衰变中CP...
据《自然-通讯》杂志8日报道，芬兰阿尔托大学物理学家宣布，他们通过测量发现一种跨导量子比特的回波相干时间创下新纪录，达到前所未有的1毫秒，突破了此前已发表的科学纪录。此前回波相干时间的最高纪录接近0.6毫秒。这一成果标志着量子计算技术的重大进步。更长的量子比特相干时间意味着，量子计算机在执行计算任务时能维持量子态不被破坏的时间更长，从而支持更复杂的量子逻辑运算和更多的无错操作。这不仅增强了现有“有噪声”量子计算机的计算能力，还降低了量子纠错所需的资源消耗，有望为实现“无噪声”量子计算铺平道路。此次研究测得的跨导量子比特回波相干时间中位数也达到了0.5毫秒。中位数的提高同样意义重大，意味着测量结果的整体性能提升。整个器件的制备过程是在洁净室环境中完成的。洁净室是一种对空气中微粒、温度、湿度和电磁干扰都有极高控制标准的专业实验空间。在制备量子比特这样的纳米级精密器件时，哪怕是空气中的一粒尘...
据最新一期《科学》杂志报道，美国马里兰大学研究团队在探索原子尺度现象对下一代电子与量子器件的影响时，首次拍摄到了单个原子的热振动显微图像，捕捉到量子材料中热运动在原子层面留下的“指纹”，并揭示出一种此前未被实验证实的运动形式“莫尔相位振子”。该研究有望改变超薄电子器件的设计方式。二维材料是一类厚度仅为几纳米的片状结构，正被研究用于发展下一代量子和电子器件。在扭转角度不同的二维材料中，存在一种被称为“莫尔相位振子”的物理现象，对于理解这些材料的热导性、电子行为和结构有序性至关重要。然而，由于实验手段的限制，“莫尔相位振子”一直难以被直接探测，阻碍了对这类前沿材料更深入的理解与应用。为了解决这一难题，研究团队采用了一种名为“电子拼图术”的新技术，实现了目前记录在案的最高分辨率（优于15皮米），并首次检测到因热振动引起的原子图像模糊。这项研究表明，空间局域化的“莫尔相位振子”主导了扭曲二维材...
研究发现，尼安德特人掌握了从骨头中提取脂肪的技术。图片来源：S. Plailly/E. Daynes考古学家发现了尼安德特人从骨头中提炼脂肪的证据。现代人采用这种方法已有2.8万年的历史，而一项对这种“脂肪工厂”的最新研究表明，尼安德特人在12.5万年前就开始这样操作了。相关论文7月2日发表于《科学进展》。脂肪是狩猎采集者饮食的重要组成部分。其中动物骨髓中的脂肪作为一种高热量的营养来源，是对高蛋白饮食的重要补充。在提炼脂肪的过程中，人们会用石锤把骨头敲成小段，而后将其煮沸，脂肪则会析出并浮到水面，在冷却后即可取食。有人推测，这一过程会使用由树皮和动物组织制作的容器。但这类材料容易腐烂，在考古记录中很难找到。在这项研究中，团队从德国诺伊马克诺德遗址的地层中挖掘出数千块骨头碎片及其他遗骸和人工制品。该遗址的年代约为12.5万年前。这些骨头严重碎裂且带有切割痕迹，至少取自172只大型动物。这...
天文学家利用“Alopeke”仪器发现了一颗围绕参宿四运行的伴星。图片来源：国际双子座天文台据最新一期《天体物理学杂志快报》报道，美国国家航空航天局天文学家首次直接探测到著名恒星参宿四的一颗伴星。这颗伴星以极近轨道绕行主星，或是造成参宿四6年周期性亮度变化的关键因素。该发现不仅解开了困扰天文学界多年的参宿四“忽明忽暗”之谜，也刷新了对超巨星系统结构与演化的认知。参宿四是猎户座中最亮的恒星之一，也是距离地球最近的红超巨星，半径约为太阳的700倍，其体积庞大，肉眼可见。虽然它的年龄仅约1000万年，却因质量过大而已步入恒星生命的末期。天文学家发现参宿四的亮度存在两个周期性的变化：一个周期约为400天，另一个周期长达6年。尤其是2019年底至2020年初，参宿四突然大幅变暗，亮度下降近三分之一，引发全球关注。这一事件被称为“大变暗事件”，一度被误认为是恒星即将爆炸的前兆。后续观测显示，变暗原...
欧洲核子研究中心（CERN）的BASE合作组23日在《自然》杂志上发表了一项突破性成果：首次让一个反质子在量子“自旋上”与“自旋下”状态之间持续稳定地振荡了近一分钟。这标志着首个反物质量子比特的诞生，是反物质研究领域取得的一次重大突破，为更精准地比较物质与反物质的行为差异开辟了新路径。反质子是质子的反物质对应粒子，质量相同但电荷相反。它们就像微小的条形磁铁，可以因量子自旋的不同朝向“上”或“下”两个方向。科学家可利用“相干量子跃迁光谱”技术，测量这些所谓“磁矩”翻转的方式。这项技术不仅在量子传感和量子信息处理中具有重要作用，也为检验自然界基本法则提供了精密工具，特别是电荷—宇称—时间（CPT）对称性。这种对称性规定，物质与反物质在所有物理行为上应完全一致，然而科学家观察到的宇宙却几乎完全由物质构成，这与理论存在明显矛盾。目前，相干量子跃迁已在大量粒子集合和束缚离子中观察到，但还从未在一...
由德国马克斯·普朗克天文研究所领导的团队，利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列，在V883猎户座的原行星盘中首次检测到乙二醇和乙醇腈等多种复杂有机分子。这些分子被认为是生命基本成分的前体，为探索生命起源的宇宙路径提供了重要线索。研究结果发表在最新一期《天体物理学杂志快报》上。V883猎户座正处于恒星形成的活跃阶段，中心恒星仍在通过吸积周围气体不断增长，直到其核心点燃核聚变。在这一过程中，下落的气体升温并引发强烈的辐射爆发，这些高能事件足以加热周围的原行星盘，使原本冻结在尘埃颗粒上的复杂有机分子蒸发并释放到气体中，从而被探测到。此次在V883猎户座系统中检测到17种复杂有机分子，包括乙醇腈和乙二醇。乙醇腈是氨基酸中甘氨酸、丙氨酸及核碱基腺嘌呤的前体，而乙二醇则可能通过乙醇胺经紫外线照射形成，后者是近年来在太空中发现的一种分子，这一过程支持了乙二醇可在星际环境中生成的观点。复杂分子的化学演化并...
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