前沿扫描六则

247仄秒！短时测量世界纪录诞生

1999 年，埃及化学家艾哈迈德·泽维尔因使用飞秒（10-15秒）化学技术，观察到分子中的原子在化学反应中如何运动而荣膺诺贝尔化学奖。日前，德国科学家首次研究了一个发生时长比飞秒短得多的过程——他们测量出光子穿过氢分子所花费的平均时间为247 仄秒（10-21秒），这是迄今科学家成功测量的最短时间，有望帮助科学家更好地理解化学过程。在最新研究中，歌德大学研究人员用汉堡加速器设施电子同步加速器上的激光源PETRA Ⅲ发出的X 射线照射氢分子，对其开展时间测量。研究人员解释称，光子就像两次在水面激起两股水波的鹅卵石，会在氢分子的电子云中产生电子波，这些电子波的波峰和波谷相遇时会相互抵消，形成所谓的干涉图像，他们借此可以计算电子从一个原子到下一个原子所需的时间。

挤压细胞可加速分裂生长

麻省理工学院和波士顿儿童医院的一项最新研究发现，物理挤压细胞及其内含物，可以使细胞的生长和分裂速度超过正常水平。为了研究物理挤压对细胞的影响，研究人员使用不同质量的凝胶对不同类型的细胞进行挤压。报道称，这可使细胞大小发生显著改变，体积压缩到原体积的10%～30%。他们通过显微镜观察发现，细胞会随着压力的增加而变硬，被挤压的细胞内含物更紧密，活动更少。研究结果表明，那些被挤压的类器官比没有被挤压的类器官生长得更大、更快，其表面也有更多干细胞。这证明挤压确实影响类器官生长，细胞的行为可能会因其所含水分多少而改变。该研究不仅为我们提供了研究器官功能和测试各种疾病候选药物的途径，而且可应用于再生医学的器官移植。

迄今“最安静”半导体量子比特问世

为使量子计算机执行有用的计算，由量子比特编码的量子信息的精确度必须尽量达到100%。由硅内原子的电子制成的量子比特，有助于科学家研制出大规模量子计算机，但硅材料内的缺陷会引起电荷噪音，干扰量子信息，影响其准确性。鉴于此，澳大利亚新南威尔士大学德维克·克兰兹团队通过减少硅芯片内的杂质，并使其内的磷原子远离产生大多数噪音的表面和交界面，创造出了迄今“最安静”——噪音最低的半导体量子比特。此外，研究人员表示，为执行大规模量子计算所需的无差错计算，两量子比特门——任何量子计算机的核心构件的准确性要求超过99%。为达到这一保真度阈值，量子操作需要稳定且快速，米歇尔·西蒙斯团队最近证明，他们可以在1微秒内读出量子比特。

全新磁驱动高速软体机器人问世

对于自然界的生物而言，高速行动对捕猎、逃跑和飞行至关重要。这一点对于软体机器人也一样有用，因为它可以帮助机器人捕捉快速移动的物体，并对周围动态环境迅速作出反应。近日，欧洲科学家团队研发出一种磁驱动的新型高速软体机器人。他们在机器人体内嵌入微小的磁体，快速响应磁场，使机器人可以根据它们具体的形状移动。在演示中，机器人可高速完成行走、游泳、漂浮和捕捉活体苍蝇等运动。研究人员表示，这种设计取得了迄今已报道的软体机器人最高的比能量密度，这对于低磁场下的高速驱动很关键。这种机器人将在生物组织工程与生物力学领域得到广泛应用。

最近距离围观恒星被黑洞撕成“意大利面条”

日前，天文学家通过位于智利的欧洲南方天文台望远镜观测到，在2.15亿光年外的波江座螺旋星系中，一颗恒星被一个超大质量黑洞撕裂并吞噬（当一颗不幸的恒星与星系中心的超大质量黑洞距离太近时，黑洞的极强引力会将恒星撕成细薄的物质流，这些物质流就像意大利面条一般。当这些细细的、薄薄的恒星物质落入黑洞时，会释放出明亮的高能耀斑，并被天文学家探测到）。这是迄今为止天文学家看到的距离最近的恒星“临终”燃烧过程。恒星被撕成“意大利面条”这种事件十分罕见，也很难研究。一般来说，当黑洞吞噬恒星时，可以向外发射出强烈的物质冲击波。这种强大的能量将尘埃和恒星碎片向外推出，形成一种“帘幕”式的遮蔽作用，从而阻碍了科学家的观测视线。

36千米/秒！声波最大速度上限算出

声波可通过不同介质传播，而且不同介质内声波的传播速度也不同，其在固体内比在液体或气体内“跑得更快”。英国科学家近日声称，他们在固态氢原子内发现了声波迄今最大速度上限：约36 千米/秒。了解这一值有望让材料科学等多领域受益。研究发现，声速的上限取决于两个基本常数：精细结构常数和质子-电子质量比。研究人员解释称，这两个常数对于我们理解宇宙也至关重要。比如，这两个常数掌控着核反应，如质子衰变和恒星内的核合成。而且，这两个数值间的平衡提供了一个狭窄的“宜居区域”——在该区域内，恒星和行星得以形成，生命的分子结构也悄然出现。此外，其他新发现还表明，这两个基本常数还可以限制特定材料属性（如声速）的数值，影响材料学和凝聚态物理等科学领域。