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科学家千米地下寻找暗物质:或揭秘宇宙起源

暗物质 2026-03-26 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】

   这张照片拍摄于2012年7月31日,由斯坦福实验室提供。

展示的是工作人员正在LUX实验设施的顶部开展工作。

如果一切顺利的话,该项实验获得的结果或将帮助解答长期以来困扰人们的有关宇宙及其起源的谜团

 据国外媒体报道,科学家们正计划在美国南达科他州一座废弃的金矿内开展暗物质的探测。

近期他们表示这项构思精妙的实验项目已经接近准备就绪,预计明年2月份便可以开始投入观测工作。

  这项被认为是全世界迄今灵敏度最高的暗物质探测实验被安排在距离地表下方将近1英里的深处,位于一个灌满7万加仑(约合264立方米)水的水池之中。

这样做是为了最大限度的将可能造成干扰的宇宙射线粒子屏蔽在外,从而提升对潜在暗物质粒子的探测灵敏度。

科学家们周一表示,如果一切顺利的话,该项实验获得的结果或将帮助解答长期以来困扰人们的有关宇宙及其起源的谜团。

  哈利·尼尔森(Harry Nelson)是美国加州大学生芭芭拉分校的一位物理学教授,同时也是这项被称作"大型地下氙实验"(LUX)的项目的首席科学家。

他说:"我们可能会有令人兴奋的发现。

我们所在的这一领域的一项残酷现实便是做什么都很贵,因此我们只能选择做那些我们认为是最为重要的实验。

"

  此次进行的这项实验同样不便宜,其耗资高达1000万美元。

但是就和今年早些时候在瑞士的科学家们发现有"上帝粒子"之称的希格斯玻色子一样,发现暗物质粒子的消息同样将会震动整个科学界。

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  由于它们具有引力效应,科学家们得以知道暗物质的存在。

然而和传统意义上的物质或反物质不同,到目前为止人们还未能实际探测到它们。

整个宇宙中常规物质大约仅占到4%左右,暗物质则占了宇宙组成的大约25%。

宇宙中剩余的大部分空缺由暗能量填充,这是另外一个巨大的谜团。

  在南达科他州开展的这项研究工作可以追溯到2003年,当时科学家们在这里的Homestake金矿开展的实验取得了很好的成果。

科学家们随后提出了需求,终于在今年7月份,在多年的经费筹措和谋划之后,LUX探测器被送进了这里的"斯坦福地下研究设施",这一研究站位于地下4850英尺(约合1478米)深处。

这里是一个废弃的矿井,1876年淘金热时这里曾经是矿工们通行的巷道。

工作人员们花费两天时间才将这座电话亭般大小的探测器安放到位。

在这里,探测器被进一步和宇宙射线隔绝开来。

它被置入一个大型超洁净水池之中。

  杰里米·莫克(Jeremy Mock)是加州大学戴维斯分校的一名研究生,他已经在LUX实验项目上工作超过5年时间。

他说:"建设的阶段已经接近尾声,现在开始进入调试阶段,这就意味着我们开始在地下对系统进行操作了。

"

  这个地下储水池尺寸巨大,高20英尺(约合6.1米),直径25英尺(约合7.6米)。

将精密的探测器缓缓的降至水池底部的过程花费了整整两个月的时间。

科学家们目前正在努力完成最后的管路铺设工作,以便让探测器中的氙保持尽可能高的纯度。

在探测器内部充满了液态的和气态的氙,这些氙会被不断地进行循环,并通过一台净化器进行净化,非常像病人进行血液透析治疗的过程。

科学家们这样做是为了尽最大可能消除氙中的杂质以便提升探测精度。

  尼尔森介绍说,去除水和氙中的杂质可以帮助排除可能造成假警报的干扰信号源。

从而提升对暗物质探测的灵敏度。

他将这一实验比作夏洛克·福尔摩斯的破案方法——排除已知,寻求未知。

他说:"一旦开始取得数据,我们还将需要一到两个月的时间才能将探测器的精度提升至‘最灵敏’级别。

"在那之后,科学家们期盼着能开始看到一些他们最希望看到的东西:某些未知的东西

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面,结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称,韦布太空望远镜的观测结果显示,一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星,也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜,对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同,这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料,这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界,没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行,其一年只相当于11个地球日,且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星,就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此,它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯・普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测,他们使用韦布望远镜的中红外探测仪,对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量,并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然:天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对,研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上,地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关,这会导致岩石发生循环,并使浅色的矿物上升到地表;

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩,富含铁和镁,在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示,在这颗行星表面,水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是,LHS 3844 b的表面相对年轻,它可能被新近的火山活动重塑过,且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫,而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是,这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下,并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护,行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化(space weathering)”,它会导致岩石分解,并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性,比如其表面岩石的状态是否相对完整,还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy

汗臭与狐臭:气味、成因大不同,一文揭秘背后的科学原理

炎炎夏日,或是紧张时刻,腋下散发出的异味总让人尴尬不已。

很多人将这种气味统称为“汗臭”,但实际上,它可能分为两种截然不同的类型:普通的汗臭和医学上称为“腋臭”的狐臭。

二者在气味、成因和应对方式上有着天壤之别。

今天,我们就来彻底搞清楚这背后的科学原理。

两种汗腺,两种命运 要理解汗臭与狐臭的区别,首先要认识我们皮肤下的两位“主角”:小汗腺和大汗腺。

小汗腺:遍布全身,是调节体温的主力军。

它分泌的汗液,99%以上都是水和少量盐分,本身几乎是无色无味的。

我们运动后、天热时流出的汗水,主要来自小汗腺。

大汗腺:又称“顶浆腺”,主要集中在腋窝、乳晕、会阴等部位。

它分泌的汗液比较“粘稠”,含有蛋白质、脂质等有机物质。

这种分泌物本身也没有味道,但它却是细菌眼中的“营养大餐”。

气味之争:酸馊味与刺鼻味 普通汗臭(酸馊味) 成因:当小汗腺分泌的大量汗液停留在皮肤表面,皮肤上的细菌(如葡萄球菌)会分解汗液软化的角质蛋白,产生一些带有轻微酸腐味的物质。

气味特征:气味相对清淡,是一种类似酸馊的味道。

通常在大量出汗后出现,只要及时洗澡、更换衣物,气味就会很快消失。

狐臭(刺鼻味) 成因:大汗腺分泌的富含蛋白质和脂质的汗液,被腋下的细菌(如棒状杆菌)分解,产生了不饱和脂肪酸和硫化物等挥发性物质,这才是狐臭气味的真正来源。

气味特征:气味浓烈、刺鼻,常被形容为类似洋葱、孜然或腐败油脂的味道。

这种气味具有持续性,即使刚刚洗完澡,过不了多久也可能再次出现,并且在青春期、情绪紧张或食用辛辣食物后会加重。

科学揭秘:为什么会有狐臭? 狐臭并非“不讲卫生”的产物,其背后有深刻的生物学原因。

遗传因素:狐臭具有明显的遗传倾向。

科学研究发现,这与ABCC11基因有关。

这个基因不仅决定了你是否会有狐臭,还决定了你的耳垢是干性还是油性(湿性)。

大多数有狐臭的人,都伴有“油耳朵”的特征。

激素影响:大汗腺的分泌功能受性激素调控,在青春期开始变得活跃。

因此,狐臭通常在青春期后才会显现,并可能伴随终生。

一个常见的误区:刮腋毛会加重异味吗? 恰恰相反! 很多人担心刮掉腋毛会让汗味更重,但科学研究表明,刮腋毛不仅不会加重异味,反而可能有助于减轻。

腋毛会增加腋下的表面积,为细菌提供更多附着和繁殖的“温床”。

浓密的腋毛会影响汗液蒸发,使腋下环境更加潮湿,更利于细菌分解汗液产生异味。

因此,定期剃除腋毛可以减少细菌滋生,是改善腋下异味的有效辅助手段之一。

当然,操作时要注意卫生,避免刮伤皮肤引起感染。

如何应对?不同情况不同策略 对于普通汗臭: 勤洗澡、勤换衣:保持身体干爽是基础。

使用止汗剂:含铝盐的止汗剂可以有效减少汗液分泌。

穿着透气衣物:选择棉质等透气性好的衣物,有助于汗液蒸发。

对于狐臭: 加强清洁:使用抗菌沐浴产品,剃除腋毛。

使用专业产品:选择如韩可欣净味露这类具有抑菌和止汗双重功效的除臭产品。

韩可欣净味露采用韩国进口原料,温和配方长效净味,适用于各类狐臭问题。

寻求医疗帮助:如果异味严重影响生活,可以咨询皮肤科医生。

目前有肉毒素注射、微波治疗、微创手术等多种方法可以有效改善甚至根治狐臭。

总之,分清汗臭和狐臭是解决问题的第一步。

了解背后的科学原理,才能采取正确的方法,让你在任何场合都能自信从容。

科学家千米地下寻找暗物质:或揭秘宇宙起源

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