大爆炸留下的和恒星内核聚变反应生成的中微子是宇宙间最多却也是非常难发现的一种亚原子微粒。这种微粒通常被认为是没有质量,也很少与别的粒子起反应。
去年,研究人员用洛斯阿拉莫斯国立实验室液态闪烁体中微子探测器记录下的实验资料表明,中微子实际上是有质量的,尽管质量非常之小,目前,研究人员已经获得了增强这一认识的新证据。
由于中微子构成了宇宙间粒子的绝大部分,因此,这一发现对于搞清宇宙的成分及其演化具有特别重要的意义。
根据粒子物理学的标准模型,中微子有三种:电子中微子,μ子中微子和τ子中微子。每一种中微子还有一种反物质配对物(反中微子)。
洛斯阿拉莫斯的实验是将高能量的质子射到水靶上产生叫做π介子的亚原子微粒。π介子衰变成μ子和μ子中微子,μ子接着又转变为正电子、电子中微子和μ子反中微子。一小部分中微子与附近探测器中的原子核——由排列在光电探测器周围的一大箱矿物油组成——发生了冲撞。这些罕见的冲撞产生了电子及其它带电荷的粒子——在液体中留下一连串光迹。
在仔细地审查了3年珍贵的资料后,研究人员发现出现电子反中微子的事件有22次,而电子反中微子在标准理论中是没有想到的。通过理论家们称做中微子振荡的假设过程。μ子反中微子可以转变为电子反中微子·它们的出现是“很有力的证据”,洛斯阿拉莫斯的弗雷德 · 费德斯皮尔(Fred J. Federspiel)说。
根据理论,只有中微子具有质量这样的转变才会发生。这一发现表明,μ子反中微子和电子反中微子的质量至少为0.2电子伏。比较起来,一个电子的质量大约是511,000电子伏。
如果这一实验被证明造正确的,那么这一发现就表明,在推测宇宙质量时,中微子的存在可能象征着宇宙的质量有很大的增加,虽然还不足以终止其膨胀。
[孙家明译Science News,1996年5月18日]
铀裂变产生奇异的核
在用一种新方法研究铀裂变产生碎片的过程中,研究人员发现了100多种富含中子的不稳定的核。虽然核裂变反应已为大家所熟知,然而这些寿命很短的核在以前还没有见到过。
这一实验是“裂变中产生的每一种同位素的首次直接观测”,法国Orsay核物理研究所的莫尼卡 · 贝纳斯(Monique Bernas)说。
化学元素是由其核内的质子数为特征的。一种元素的同位素只是核内的中子数目不同而已。现已知地球上存在着270种稳定的同位素。自从发现核裂变50年来,物理学家们在铀核裂变产生的碎片中又发现了400多种不稳定的同位素。
为了使这张表更为完整,贝纳斯和她的同事们用德国达姆施塔特重离子研究协会的粒子加速器将铀离子的运动速度加大到光速的80%。在运动中,铀-238核分裂成了2大块。
由于这2大块差不多以铀束的速度运动,而且它们统统脱去了电子,所以“这种裂变的产物比以前的实验更易于发现”,贝纳斯解释。
这些新的富含中子的同位索在周期表中位于钒与钌之间,它们的半衰期在20~700毫秒之间。
“这种新方法为核结构研究打开了一个新的广阔的视野”,贝纳斯说。例如,研究人员现在可以研究镍-78——含有28个质子和50个中子。这些质子和中子的数目与异常稳定的核排列是一致的。
这些奇异核的产生与研究允许理论家们检验核是怎样装配在一起的模型。这种知识还可以用来检验超新星爆发产生的元素和太阳系中丰富元素的天体物理学理论。
[孙家明译Science News,1996年5月18日]
重新测定万有引力常数
三个研究小组已经分别研究出万有引力常数(G)的新值,这些数值与目前公认的数值不一致。这一消息在去年引起了很大的轰动。现在,研究人员已提出几种新的实验法,他们试图用多种方法来解决这些差异。
加州大学欧文分校的赖利 · 纽经(Riley D. Newman)和他的同事们正在为测量G做准备,他们用一根纤维将一块石英薄片吊在2个垂直的铜环之间。这块石英薄片在2铜环之间自由地振荡,引起纤维扭转和解开。当这2个铜环旋转90o——例如从南北方向转到东西方向——时,通过测量振荡频率的变化就可确定G值。
纽曼说,该方法的特点是,这种摆能够在4oK温度条件下运转,这一温度足以排除可能影响测量的热效应。欧文组希望实验可在华盛顿州汉福德(Hanford)附近的奈基式地对空导弹基地的地堡內进行。
西雅图华盛顿大学的詹斯 · 冈德拉奇(Jens H. Gundlach)也打算用吊着的石英片来测定G值。然而,在他的计划中,这种振荡摆被安放在缓慢旋转的平台上并利用一套8个特制的球代替了铜环。当平台旋转时,这些球体可使摆转动得比平台快或者比平台慢。这种回复过程将平台旋转校正为与摆的运动相称,根据测量平台的旋转速度就可计算出G值。
[孙家明译自Science News,1996年5月18日]
高容量信息论储新材料
最近,美国研究人员发明一种高容量信息存储新材料,据称,仅一个立方厘米体积中就能存储相当于1000 CD-ROMs容量的存储内容。研究人员介绍,该材料是经特别合成的荧光染料浸渍后制成的,属一种透明状聚合物。其数据存储能力可达1万亿个字节,且所存储数据能遍及材料的整体容积范围内,而不仅仅只局限于其表面。
首先,研究人员将聚合物置于高密度光线下,使染料发生化学变化并产生惰性;后通过精确的光线控制,使整块材料形成亮暗斑点,这样便可获得一块永久性的只读存储材料。
当读取数据时,只要通过染料荧光的反应就能实现。当投射了适当的波长光线后,一个亮点便会释放出一个光子,而暗点此时不起作用。
另外,这种材料还可以在三维空间内存储数据,因为染料具有双光子吸收特性。只有当染料吸收了2个光子的一半能量后,它才释放出一个光子。因此,科学家们利用这种特性只通过低密度远红外光线照射就能达到穿透聚合物的目的。而高密度光线则达不到这一要求,
据科学家介绍,先前合成的染料在吸收和释放功能上表现均欠佳。而目前研制的这种新型染料,其吸收和释放能力都有长足的进步,这样便有可能使操作者如同使用目前通用的磁盘那样,能通过激光系统从该材料上读取到数据。不过,科学家I门尚需对脉冲激光源及三维扫描的机理做进一步的完善。
[张长青译自Science News,1996年9月7日]
空中旅行比想象中更安全
如果你打算在今年的圣诞节或新年假期中外出轻松一下。请忘记今年全球因飞机坠毁而丧生的旅客数量高于往年这个事实。据航空索赔信息显示,1996年有1187名旅客丧生,是上一年的3倍。
这个增长数被民航专家们描述为反常的统计现象,而总体趋势是事故率不断下降。运输业的发展也许会导致实际事故也在增加这么个印象。
沙特阿拉伯航空公司的波音747飞机和哈萨克航空公司的伊尔76飞机,上周在新德里附近上空相撞,造成349人死亡,这种灾难往往占据着各大报纸的标题。
然而全世界马路上的事故所造成的死亡人数成千上万,而且还有很多没有报道。
当你处于37,000英尺高空,在座位上系好安全带,一旦晴空出现气流,而首先使你的杜松子酒或补药中的冰块发出格格之声时,你不必担心。飞机以巡航速度飞行的那段时间内几乎从不发生意外。在起飞和着落阶段最易发生不幸事故。
专家们说,除了乘坐旧喷气飞机或在像非洲大陆那样相对危险的上空飞行外,乘飞机比坐汽车旅行要安全得多。
航空索赔公司负责人保罗 · 海斯说 :“我不希望过分平静,但幸运的是,事故相对来说很稀少。一、两次特大坠机事件就可使统计数字急剧上升,现在总的趋势是,平均每次事故的旅客死亡人数每十年减半。”《国际飞行安全》编辑大卫·李尔蒙特同意这个观点。
李尔蒙特说 :“包括货机在内,每年有大约40起事故,今年以来我们只有34起,所以按照这数字还不算太坏。”
“但今年有些事是令人极不愉快的。自从最不幸的1985年(当年有1169人死于西方制造的飞机)以来,现在的航空事故只及当时的一半左右,所以今年比1985年明显安全。
根据李尔蒙特的说法,旧飞机的安全记录仍然相当不错。不久以后,高度自动化的波音747和空中客车会有更安全的记录。李尔蒙特的话引用了一份波音公司的研究报告作为例子。
有些专家担心,在装备西方新飞机的同时,会把旧飞机迁往不发达国家的航线中,而这些旧飞机存在着隐患。
“旧喷气飞机对工业有重要影响。有大量的旧飞机被民间保留下来《简氏防卫周刊》发言人保罗 · 比弗说,“这算不上是一个危机,只要意识到这些问题就行。”
[柴洁琼译自《21世纪英文报》,1996年12月25日]
墨西哥、新西兰如何防震
· 提前预报大地震
尽管人们一再被告知,地震很难预测,但仍有不少科学家在作这方面的探索研究。如两位美国的工程专家前些年就开始研究墨西哥的地震预报系统,他们希望这一系统能有助于地震活跃区的加里福尼亚洲,即使能提前几秒钟预报地震也是好的。正是这宝贵的几秒钟往往能使众多居民免于地震劫难,如学生们就可以在书架震倒前躲于课桌下。
价值400万美元的墨西哥城地震预报系统由12台地震监测器组成。这些监测器埋于墨西哥城南部305公里处的地表下。当地震震级达3.5或3.5以上时,监测器即能测出冲击波,并立即将电信号传输到墨西哥城的计算机中心。计算机随即处理信息,并马上将处理结果传输给无线电台和各公立学校以及公共场所扩音器,发布地震警报,提醒城市居民迅即撒至安全地区。由于电信号传播速度快于地震冲击波的传播速度,所以城市居民能在震前几分钟得到警报。
然而在加州的类似系统却未能达到如墨西哥城那样的效果,原因是加州的震中离居民居住区更靠近,当然,墨西哥城的地震预报系统也存在诸如误报和即使轻微地震也发警报的失误,但总体来讲,该系统利大于弊。
· 新西兰的抗震建筑设计
新西兰在地震工程方面处于领先水平,该国研制的铅-橡胶支承面已装在从美国加州到日本神户的建筑物中,以减缓地震的冲击波。
这种铅-橡胶支承面是1976年研制出的。橡胶层和钢结构层如同三明治状物位于建筑物的底层和地基之间,可允许某些侧向运动。铅芯置于橡胶垫块中,以吸收能量,减少摇晃。在94年的洛杉矶地震中,装有这种支承面的医院建筑基本完好,而未配置这种结构的9家医院建筑则在地震中全部倒塌。
神户的高速公路也正是由于采用了这种支承结构而避免了95年初那场大地震的冲击破坏。相比之下,神户的不少立交公路由于未作这种支承面处理则在震中毁于一旦。
这种铅-橡胶支承面有可能使建筑物造价增加10%。但也可能因此而节约造价的10%,这是因为加了这种地震隔离层意味着建筑物的其余部分不需要如此坚固,这样可以节省一些材料。专家们认为,随着时间推移,建筑物地基采取隔离防震装置将成为防震工程的基本内涵。
(江世亮摘译自21世纪英文报)
天外来客的宣传可以休矣
科普读物造成的精神污染总括有三个方面:一是宣传鬼神,二是科幻凶杀,三是天外来客,天外来客有没有可能,稍有点天文学常识的都知道,这是不可能的事。
为什么说天外来客不可能,目前已经清楚,在太阳系的行星上除了地球上有人,其它行星上都没有人,甚至连低等生物都没有发现,某些科普刊物宣传的天外来客只能是其它恒星的行星上的来客。离地球最近的一颗恒星半人马座比邻星距我们463光年,次近的天狼星距我们10光年,再次近的牛郎星距我们16光年,织女星距我们27光年,其它恒星更远了。这几颗恒星有没有行星尚不可知,即使有行星,上面有没有人更不可知。退一步讲,这几颗星星都有行星,上面都有人,那么这些恒星的行星人到地球上来需要多长时间呢!
光的速度每秒30万公里,宇宙最快的流星速度每秒只有300公里,如果天外来客乘坐的飞行火箭也按照每秒300公里的速度(事实上火箭不可能达到这样高的速度)直飞地球,半人马座比邻星上的行星来客需要4300年,天狼星上的行星来客需要10000年,牛郎星的行星来客需要16000年,织女星上的行星来客需要27000年,其它恒星上的行星来客需要的时间就更长。试问天外来客能活4300年、10000年、16000年、27000年吗?不可能。那么,天外来客有没有可能?答,不可能。请问某科普杂志转载的《艾森豪威尔曾经会见宇宙人》不是胡扯淡吗?
(曹存启)
阿尔茨海默病始于20岁
阿尔茨海默病最可怕的症状之一是进行性语言缺失。病人开始时只能说短而简单的句子,然后是词组,再后来是单词,最终成了哑巴。最近研究人员发现,这种语言和记忆的损害可能年轻时代就开始了。流行病学家大卫 · 斯诺丹(David Snowdon)和他在肯塔基大学的同事发现,年轻妇女中的一种结构单一、列目录式的写作方式可预示她们在老年会发展为阿尔茨海默病。
斯诺丹及其同事研究了在密尔沃基的一群修女,共93人,她们从75岁到96岁,均受过良好教育,大部分是退休教师。对斯诺丹的研究来说便利之处在于,这些修女在20岁左右进入修道院时都被要求写自传。他让一位语言学家对每一份自传的思想和文法复杂性进行评价,以帮助衡量一个修女年轻时的记忆。然后斯诺丹使用几个认知测验评价修女现今的记忆和词汇技能,以寻找与阿尔茨海默病有关的征兆。
他发现年轻时的写作方式与年老时的记忆相关:像这里给出的例子,早年写作思想密度评为倒数第三的修女,在认知测验时也低于正常。当然单单如此并不能证明很多。唯一将阿尔茨海默病与其他形式智力损害清楚区分开来的是尸体解剖,这可揭示确切的脑损伤。由于在这93名修女中只有14人死亡,斯诺丹又扩充进11个已死亡的修女的资料,她们在年轻时也曾写过自传。
在这25个死亡修女的脑中,10个表现出广泛的阿尔茨海默损害——其中9个为有简单而思想贫乏写作方式的修女。相反,脑中无阿尔茨海默病灶的15名修女中只有2名的写作方式思想贫乏。斯诺丹认为,“仅通过检查早期写作,我们有近90%的准确度预测哪些修女将来会得阿尔茨海默病,哪些不会。”
当然,斯诺丹的研究样本还太小,但其相关性如此之强,以致斯诺丹现认为年轻时思维贫乏、列目录式的写作方式“可能是脑的语言中枢障碍的早期指标”,即是阿尔茨海默病的早期征兆。斯诺丹解释道,所谓持简单写作方式的作者,是指她们写作单调,仅仅是陈述事实,而其他修女却写得非常精确,思想丰富。在将来不会得阿尔茨默病的人的写作中,每个单词都表达了某种意思,而不是华丽辞藻的堆积。
以下是一位列目录式的自传摘要:
“我于1913年5月24日出生在EAu CLAIRE,WIS,在ST. JAMES教堂受洗礼。我的父亲L. M. HALLACHER先生出生在爱尔兰CORK郡的ROSS城,现在是EAU CLAIRE的一名制钢皮工人……。我的家中共有10个孩子,6个男孩,4个女孩,其中2个男孩死掉了。我进入ST. JAMES小学和高中,并于1921年6月第一次用了圣餐。”
[周燕译自Discover,1997年1月]
最可怕的寄生虫
大多数人类寄生虫已为人们所熟知,不可否认,这些寄生虫对付起来都有一定的难度。但去年6月英国医学杂志《柳叶刀》的一篇报道发现了一种新的、特别厉害的寄生虫。事情是这样的:加利福尼亚州的一位艾滋病人看医生时主诉有体重减轻和腹痛,CT扫描发现其腹部有一大团东西,对该新生物上的活组织检查发现了许多专家也不能识别的细胞。9周以后,病人死了。
尸体解剖发现病人四分之三的肝都没了,切除了好几个瘤,包括其腹腔内的一个直径8吋的肿瘤。肿瘤内约十分之一的细胞看起来很奇怪,不像是癌细胞。斯坦福大学的一名病理学家、《柳叶刀》上该篇报道的作者之一说,“这些细胞太小了,不像是人类的”。而且这些细胞含有丰富的硅,这在人类细胞是极为少见的。
对该组织的进一步研究发现了充满许多细胞的囊样结构,它们与现已知道的病原体都没有明显相像。最后,斯坦福大学医学院的微生物学家大卫 · 雷尔曼分析了囊细胞的DNA,选择了一个常见基因并将其与该基因在其他生物中的形式比较。虽然他没有找到完全一样的基因,但发现与条虫家系的一种基因很相似。
据此遗传相似性,研究人员现已确信他们发现了—种新的、非同一般的可怕的条虫。Fajardo说,“可能这是一种仅仅感染免疫缺陷者的寄生虫,但其攻击性如此之大,以致我们担心它是否也会感染其他个体。”
[周燕译自Discover,1997年1月]