惊人发现!人工心脏让心肌细胞再生速度飙升6倍!

嘉慧浏览趣事 2025-01-06 01:15:38

本文将带你速看近期科学界的几条新闻,跟着贾老师一起涨知识!

已发现半狄拉克费米子

16年前,物理学家从理论上预言了一种奇特的准粒子,它在一个方向上移动,没有质量,但是在另一个方向上却又有质量。这种粒子被称为半狄拉克费米子。

近日,一个研究团队在一种半金属晶体中,意外地观察到了这种假想中的粒子。想象下,你往一个方向走没有阻力,但是你转一个90度的弯,阻力突然就变得非常大,是不是很奇怪?

这一发现可能会对量子计算和传感器等领域产生根本性的影响。研究成果已经发表在了最新一期的《物理评论x》上。

悬浮草莓

实验地点在美国国家强磁场实验室,该实验室的混合磁体可以产生世界上最强的持续磁场,大约比地球磁场强九十万倍,甚至可以将水滴等小型物体直接悬浮起来。

他们利用一种名为磁光谱学的技术,将一块半金属晶体冷却至接近绝对零度,然后将其暴露在强磁场中,同时用红外光照射它,以探测材料内部的量子特性。

当磁场施加到材料上时,其内部电子的能级就会量化为离散能级,也就是朗道能级,这些能级只有固定值,就像一级的楼梯一样。这就是粒子在磁场影响下组织止电子的方式。

典型金属的能量和磁场强度呈线性关系,但这一次研究人员却观察到了完全不同的磁场强度依赖模式,正好介于典型的金属和石墨烯等物质之间,这就是半狄拉克费米子的关键特征。

为了理解他们观察到的现象,实验物理学家和理论物理学家合作,构建了一个模型来描述其电子结构。详细分析之后发现交叉点处存在的半狄拉克费米子,它们沿一条线性路径运动时表现为有质量,而在垂直路径上则呈现出无质量状态。

研究还指出这是一种层状材料,很像石墨,由多层碳原子构成。如果能将这种化合物剥离为单层,就有可能像石墨烯一样实现对半狄拉克费米子特性的精准操控,从而推动电池传感器、量子计算、超导体等一系列的尖端技术的突破。

不过,这项实验中的一些关键数据目前还无法完全解释。

心肌可以再生

骨骼肌在受伤后具有很强的再生能力,如果你在踢球的时候撕裂了肌肉,你只需要让它休息一下,它就会自行愈合,但是当心肌受伤时,它就不会再生。

目前我们没有办法逆转心肌的损失,心力衰竭无法治愈,但药物可以减缓其进展。除了移植之外,晚期心力衰竭的唯一治疗方法是安装一个人工心脏。

但是近期的一个研究小组发现,一部分人工心脏患者的心肌可以再生!植入人工心脏的患者的心肌细胞再生速度是健康心脏的6倍多,这是迄今为止最有力的证据,表明人类心肌细胞确实可以再生。

研究结果已经发表在了《循环》杂志上。2011年,作者曾在《科学》杂志上发表过一篇论文,说心肌细胞在子宫内活跃分裂,但它们在出生后不久就停止分裂,他们将能量全部用于推动血液流动,没有时间休息。

2014年发表的一篇论文给出了人工心脏患者细胞分裂的证据,暗示了心肌细胞可以再生,而新研究有力地支持了以下假设:

心肌没有休息的时间,是导致出生后不久心脏丧失再生能力的主要原因。而人工心脏直接将血液推入主动脉,这个时候心脏基本上处于休息状态,所以心肌细胞重新开始生长。

在此之前,从未在人类身上发现过心肌细胞再生的无可辩驳的证据,而这项研究提供了直接证据,不过现在还不清楚为什么只有大约25%的患者对人工心脏有反应。

一起移动可以减少阻力

当多个物体一起穿过材料的时候,阻力会变小。大自然中的生物早就学会了利用这一点,比如鸟群和鱼群。

近日发表在《物理评论流体》中的一项新研究发现,当两个物体穿过土壤或沙子之类的固体颗粒材料时,它们所受到的阻力也会减小。

他们做了一项实验,将球形物体浸入玻璃珠中以模拟颗粒介质,然后以恒定速度拉动这些物体,并测量它们在穿过颗粒时受到的阻力。

结果发现,当两个物体靠得很近时,它们各自所受的阻力都显著下降,与它们相距较远时相比下降幅度高达30%,并且它们埋在材料中越深,这种影响就越明显。

这是因为两个物体并排移动时会破坏周围颗粒之间的相互作用,颗粒接触的中断会降低每个物体遇到的总阻力,从而使它们更容易移动。这项研究强调了多个物体之间的协同运动。

想想耕田,动物在树底下挖洞,树根穿过土壤,甚至是将来机器人探索火星表面。

发现一个“侧翻”的黑洞

近期,天文学家发现了一个令人费解的黑洞,它似乎已经侧翻。

这张图像显示了星系 NGC 5084 的结构,其中紫色部分是钱德拉 x 射线天文台的数据与该星系的可见光图像重叠,可以看到星系中心的超大质量黑洞侧翻时所发出的4股长长的等离子体羽流。令人惊讶的是,这两对羽流形成了一个x型。

这是哈勃太空望远镜拍摄的NGC 5084 星系的核心图像中心附近的一条深色垂直线是围绕核心旋转的尘埃盘,这表明其中存在超大质量黑洞,尘埃盘已经完全偏离了星系的水平方向。

在一个星系中探测到两对x射线羽流是非常罕见的。一般大型星系发出的 x 射线能量分布很均匀,大致上是一个球形的。

如果不是这样的话,比如形成了一个x形,我们就知道某个重大事件在某个时刻扰乱了星系结构,比如和另外一个星系相撞,这就像看到了一个犯罪现场一样,这个侧翻的黑洞是调用了30年前的档案数据,再加上最新的分析技术才被发现的。

介绍这项研究的论文已于12月18号发表在了《天体物理学》杂志上。

定居月球的两大问题

1.视觉。

人类即将重返月球,不过这一次算是定居,阿尔忒弥斯计划选择了一个可以最大程度实现与地球通信,并且方便获取水、冰和阳光的地点——月球南极。

虽然太阳在月球两极更稳定地出现在天空中,但它最高也就7度,环境光会严重地影响机组人员执行任务的能力。

这是因为人类视觉系统虽然具有高动态范围,但在强光下无法看清楚,也无法快速地从亮处适应到暗处,反之亦然。月球上黑的地方很黑,亮的地方很亮。

一方面,宇航员在月球表面的大部分时间里都无法避免阳光直射到眼睛,再加上南极大面积的阴影下需要人工照明,这意味着头盔和照明系统的设计必须使机组人员在眼睛适应光亮,同时也能够在黑暗环境中看清东西,并保护他们的眼睛免受伤害。

2.月震。

由于月球上几乎没有大气层,重力也比较低,只有地球的16.5%。月球尘埃可以在高空中停留很长时间。月尘带静电会粘附在所有物体上,磨损与其接触的任何表面。

这种尘埃会严重损害宇航员的健康和设备。它还会堆积在太阳能电池板上,使任务无法获得足够的电力来度过月夜。

此外,灰尘还会覆盖在设备上,导致设备过热,使观察导航和获取准确图像变得更加困难,因为月尘真的很细,看起来很干净的表面可能已经堆满了月尘。减少月尘积聚和清理月尘都是一项不小的挑战。

【本文来源@科学透镜的视频内容】



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