快捷搜索:

您的位置:金莎娱乐 > 科学 > 闪电确是同位素产生的,及子刊综览

闪电确是同位素产生的,及子刊综览

发布时间:2019-08-15 05:44编辑:科学浏览(149)

    云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象很常见,但人们对其具体过程的认识,并不如想象中的透彻。闪电过程中的主要物理和化学过程都是在闪电通道内进行的,目前科学家认为,闪电中伽马射线的能量应该可以导致大气中的光核反应,从而产生中子和正电子。然而,这一反应长久以来都没有决定性的观测证据。

    日本京都大学的Teruaki Enoto和同事用四台辐射探测器,在2月6日发生在日本的一场雷暴中检测到中子和正电子信号。根据他们的数据,作者提出闪电引发的一波伽马射线光子与大气核碰撞,并产生核反应。大气中的光核反应产生中子和不稳定的放射性同位素,并在衰变中产生正电子。作者表明该发现使闪电成为已知地球上第二条可在宇宙射线互作后产生13C、14C和15N等同位素的自然通道。

    像碳-13、碳-14和氮-15一样的罕见原子形式一直被用于阐明古时手工艺品的年代和探寻史前食物链的细微差别。这些罕见同位素源自何处?研究发现,它们来自由外太空高能宇宙射线触发的大气层中复杂的亚原子级联反应。如今,科学家为这个清单增加了一种新的同位素引发剂:闪电。

    图片 1

    早在2014年,美国科学家的研究就已表明,几乎任何类型的雷暴均可以产生伽马射线,包括那些非常微弱的雷暴,而此次的研究证明,这种迅猛地放电过程能够引发大气核反应。研究人员表示,该发现也使闪电成为地球上已知的第二条自然通道,可在和宇宙射线互相作用后产生碳13、碳14和氮15等同位素,这一基础科研成果将对未来的天体研究具有重要意义。

    《自然—通讯》11月22日发表的一项研究称土星最大的卫星土卫六上的一个极地热点温度骤降可能因为大气中痕量气体增加。该现象此前一直未得到解释,但是卡西尼任务的观测揭示了此现象的运动机制。

    图片来源:Massimiliano Clari/Alamy Stock Photo

    NANALYZE

    此次,日本京都大学一个科研团队利用4台辐射探测器,于2017年2月6日发生在日本的一场雷暴中,检测到中子和正电子信号。根据最新数据,研究人员发现,闪电引发了一波伽马射线光子与大气核碰撞,并产生核反应。而大气中的光核反应产生中子和不稳定的放射性同位素,并在衰变中产生正电子。

    通常,酶遇到一个特定靶标会快速反应。将一个药物分子连接到与酶接触时才会释放的基质上是可实现的。然而,在正常条件下,选择性成为一个难题:一旦酶与基质相遇,药物就会被立即释放。

    不过,他们同时表示,这些雷暴产生的同位素可能仅构成了所有此类原子的一小部分,因此最新发现不可能改变其他科学家利用它们测定年代和进行地学追踪的方式。

    1. 最后,正电子与一个大气分子的电子湮灭,产生一对伽马射线,每一个射线都有一个特征能量(即0.511兆电子伏特)。

    据英国《自然》杂志11月21日在线发表的一项物理学研究称,科学家通过辐射探测器首次发现了决定性证据:闪电能够引发大气核反应,并产生放射性同位素。该发现意味着闪电终于成为人们已知的可产生同位素的自然通道,同时也为深刻理解气象中物理学极端事件打开了一扇窗。

    极地热点的形成是一种季节性现象,发生在春分后土卫六的高层大气中。然而,在2012年,南极一个热点的突然降温导致一个强大的冬季极地涡旋的形成,模型并未预测到此事件。

    图片 2

    我们自以为对闪电已经足够的熟悉,但事实证明,我们仍有一些需要了解的事。日本京都大学的Teruaki Enoto和他的同事首次提供了强有力的证据表明,闪电可以导致大气中的放射性同位素的合成。Enoto和他的同事发现,雷暴能产生高能伽马射线,将中子从氮-14的原子核中击出,产生不稳定的氮-13同位素。同位素会衰变成一个中微子、一个正电子和一个稳定的碳-13原子核。最后,正电子与一个大气分子的电子湮灭,产生一对伽马射线,每一个射线都有一个特征能量(即0.511兆电子伏特)。此次的研究结果展示的是一种之前未知的地球大气中的同位素来源,包括碳-13、碳-14和氮-15,未来的研究还可能揭示更多,如氢、氦和铍的同位素。

    美国佐治亚大学的Sergiy Minko及同事通过分别将酶和基质连接到不同的氧化铁纳米粒子上,解决了以上难题。他们将这些粒子包在聚合物涂层中,确保它们不会互相作用。作者表明在没有磁场的条件下,连在纳米粒子上的酶与连在纳米粒子上的基质不会产生反应,因此药物不会被释放。然而,一旦开启磁场,纳米粒子在力的作用下聚拢,聚合物涂层融合,于是指定的化学反应发生,药物被释放。作者在一项概念验证研究中使用该方法,证明它可用于释放化疗药物阿霉素来杀死癌细胞。

    用于探寻各种地球化学过程的示踪物——碳-13,通常在高能宇宙射线进入大气层并同那里最丰富的氮形式——氮-14原子发生撞击时产生。这些原子失去一个中子,留下的不稳定的氮-13原子脱落一个中微子和一个带正电荷的电子。这种反应(以及随后正电子同带负电荷的电子相撞时发生的湮没)产生了一个稳定的碳-13原子和两种带有特定能量的伽马射线——通常被用于探测宇宙射线。

    3

    磁场远程控制化学反应

    不过,今年2月,在日本西北海岸观测午后雷暴的科学家获得了相同的信号。更重要的是,该团队还探测到更广范围的伽马射线。自由中子撞进氮-14原子中时产生的不稳定氮-15原子释放了这些射线。这意味着猛烈的闪电可能和宇宙射线一样,触发一连串相同的核反应。研究人员在日前出版的《自然》杂志上报告了这一发现。

    雷电中的核聚变

    这些在大气高层的冷却痕量气体的产生和接下来极地漩涡的形成只存在于土卫六。然而,2016年到2017年卡西尼任务最后的观测(之后进入土星大气层)表明热点或将重现。

    研究发现闪电触发核反应

    今年,我们在科学上的不懈努力,取得了许多突破性的成就。但没有人因此而懈怠,因为每一次的成功都意味着有更多的谜题等待着我们去探索、发现、揭开。

    《自然—通讯》

    2

    《自然—催化》11月21日在线发表的一篇论文描述了一种用磁场远程开启化学反应的方法。该技术实现在特定地点和时间释放分子,它在选择性药物输送中有潜在应用价值。

    在探测中微子的道路上,科学家为了隔绝来自外太空的宇宙射线的干扰费尽心思。尽管宇宙射线在某些场合不受欢迎,但当科学家利用这些高能粒子来探索古埃及金字塔的时候,却有了令人意外的收获:科学家发现了胡夫金字塔内一直隐藏着一个巨大的中空结构!虽然我们还无法得知该结构的具体细节,但此次的发现本身就令人充满敬畏。试想一下,如果你是一名考古学家,走进这间4000多年都没有人踏足的神秘空间,定会感到不可思议吧!更重要的是,此次发现所采用的μ子成像技术在未来或许能够更好的被利用在全球各地的考古遗迹,特别是那些隐藏在深山老林或传统方式难以企及的遗迹。

    《自然》

    图片 3

    痕量气体增加让土卫六温度骤降

    时间晶体

    《自然》11月23日发表的一项研究称,闪电能够引发一项大气核反应,并产生放射性同位素。

    内容概要:

    一般认为,闪电中伽马射线的能量可以导致大气中的光核反应,从而产生中子和正电子。然而,该反应并未有决定性的观测证据。

    量子竞赛

    英国布里斯托大学的Nicholas Teanby及同事利用卡西尼任务在过去13年里采集的信息,调查土卫六大气中南极漩涡的形成和演化。他们发现热点产生痕量气体,气体的积聚导致热点从2011年的高温状态转变为2012年到2015年的冷点。

    PETER CROWTHER

    闪电产生放射性同位素

    图片 4

    《自然—催化》

    正如所有的科学故事一样,每一个伟大的谢幕都意味着新的开始。

    5

    4

    LEONID BABICH/NATURE

    “粒子物理学”遇上“考古学”**

    图片 5

    图片 6

    JEAN LACHAT/UNIVERSITY OF CHICAGO

    作为基本粒子之一的中微子,有一个臭名昭著的特征:它们像幽灵一般,几乎不与物质发生反应!科学家为了捕捉它们的踪迹通常需要建造包含几万或数十万吨的探测材料的巨大探测器,才能增加中微子和物质间的反应几率。然而,今年八月,美国橡树岭国家实验室设计了一种可以随手携带,并且只有14.6公斤的小型中微子探测器,第一次捕捉到了43年前就被预测的一个反应:低能量的中微子与原子核内所有的核子发生散射。这个过程被称为“相干弹性中微子-原子核散射”。此次的发现不仅验证了物理学家Daniel Freedman在1974年的预言,也为便携式探测器开辟了道路。

    扩展阅读:《刷爆朋友圈的量子计算机,背后究竟蕴含怎样厉害的工作?》

    在2017年即将迎来它的谢幕之前,我们一起来回顾一下今年科学中有哪些令人激动人心的时刻:

    2017年9月15日,土星探测器卡西尼号朝地球发出了最后一个信号,以高速冲向土星大气层,终结了自己的生命。NASA

    扩展阅读:《幽灵粒子进入主线视野——中微子物理步入新时代》

    1

    扩展阅读:《法老都拦不住物理学家了,他们发现了吉萨大金字塔里隐藏的秘密》

    扩展阅读:《每一次电闪雷鸣,都伴随着核反应出没》

    1. SCANPYRAMIDS。

    2. 当“粒子物理学”遇上“考古学”。

    图片 7

    2012年,诺贝尔物理学得主Frank Wilczek有了一个疯狂的想法:时间晶体!我们知道,物质在静止状态时保持不动,并且只有势能。而时间晶体最神奇的地方在于,当它处于“静止状态”或“基态”(也就是原子处于最低的能量状态)的时候也是在运动的。这怎么可能呢?其实,这其中的魔法就在于自然的一个基本对称性需要被打破,那就是时间对称性。一般晶体在时间这个维度上是连续分布的,也就是说在任何时刻观测它们都会看到同样的晶体,而时间晶体在不同的时间却有着不同的基态。许多物理学家都认为打破时间对称性是不可能的。然而,2016年8月,Norman Yao在arXiv上发表了一篇有关如何证明时间晶体存在的文章。很快,来自马里兰大学和哈佛大学的两个团队依照Norman Yao所描绘的基本蓝图试图制造时间晶体。结果是令人惊喜的,两个团队用不同的方法得到了相似的结果,从而印证了时间晶体是广泛存在的一种新的物质状态。发现时间晶体就像是发现新大陆,我们期待能够在它身上发掘更多关于自然界的秘密。当然,科学家认为时间晶体的一个更实际应用是量子计算机,它可以被用作量子储存器。

    SCANPYRAMIDS

    量子计算机要在真正意义上影响我们的生活还有很长的路要走。但2017年却是量子计算里程碑的一年,世界各大实验室(比如谷歌、IBM等)不断地刷新这一领域的记录,竞相在研发第一台能够实现“量子霸权”的量子计算机。值得一提的是,我国也在这一领域也不落于人后:潘建伟团队制造出了第一台超越最早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机。而在量子通讯方面,科学家在不用传输任何粒子的情况下,实现了信息传递这一反事实量子通讯。令人欣喜的是,“墨子号”量子卫星成为了2017年的超新星,分别在量子纠缠分发量子密匙分发量子隐形传态领域做出了傲人成就。

    幽灵般的粒子

    本文由金莎娱乐发布于科学,转载请注明出处:闪电确是同位素产生的,及子刊综览

    关键词:

上一篇:闪电确是同位素产生的,成因探明

下一篇:没有了