创新科技

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英科学家测算出中微子质量上限

科技日报6月23日消息，英国伦敦大学学院宇宙学家通过对宇宙星系3D图像的观察分析，测定出中微子的质量不超过0.28电子伏特。报道称，这是截至目前最精确的中微子质量测量值。该方法的运用使人类向最终准确测定中微子质量又迈进了一步。相关研究论文将发表在即将出版的《物理评论快报》上。

中微子，又被称为原子中的“鬼粒子”、宇宙间的“隐身人”。它们极小极轻，很难捕捉，虽然已证明其具有质量，但要对其质量进行测定却十分困难。

报道称，伦敦大学学院的宇宙学家采用了新的方法，即通过对宇宙星系的颜色测量估算出星系间的距离，然后结合巨型3D星系地图和大爆炸后的温度波动信息（即宇宙微波背景辐射），计算出中微子质量的一个最小上限：不超过0.28电子伏特，该数值还不到一个氢原子质量的十亿分之一。

该研究基于以下原理：宇宙中的物质会自然而然地形成“团”和星系群，而大量的中微子会对这些宇宙物质产生巨大的累积影响。通过对宇宙中星系分布情况的分析（比如星系趋于平滑的程度），科学家就能计算出中微子质量的上限。

该论文的作者、英国伦敦大学学院的肖恩·托马斯博士指出，虽然中微子不足宇宙中物质的1%，但它们却是宇宙模型的重要组成部分，其对宇宙的影响是令人惊异的。英国伦敦大学学院天体物理学学会负责人奥佛尔·拉乌教授则指出，在关于神秘的暗物质的所有假想中，中微子是迄今为止唯一能够证明暗物质实际存在的例子，而通过对星系大尺度分布状况的分析来测量中微子的质量，则是一个非凡的成就。

托马斯博士表示，通过更大规模的宇宙调查分析，比如正在进行的国际暗能量调查行动，将会得到关于中微子质量的更加准确的数据，其上限值也许仅有0.1电子伏特。

“芯片肺” 或可终结动物实验

据6月25日出版的《科学》杂志报道，美国科学家们制造出了一块如橡皮擦大小的“芯片肺”，它可模仿那些穿过整个肺脏的上皮细胞和血管之间边界的许多特征，这一系统或可帮助研究人员非常精准地了解肺脏器官的运作方式，而这些信息是很难从细胞培养或动物研究中获取的。研究人员表示，“芯片肺”可望用于检验新药效果以及人体肺部毒素影响，并终结这些测试所需的动物实验。

哈佛大学维斯生物工程研究院的研究人员利用血管细胞制成的“芯片肺”由肺细胞、渗透膜以及毛细血管组成，类似于网孔的渗透膜上排列着人体细胞（一边是肺部细胞，另一边是血液细胞），渗透膜组成的微通道约400微米长，70微米宽（人的头发丝直径约为100微米），可允许空气或液体围绕着膜流动。当该芯片同一个机械泵和调节阀连接时，它可以模拟人体肺部的呼吸活动。

研究人员已经证明，这种“芯片肺”能够精确地模拟大鼠肺脏的很多功能，包括肺部吸入纳米粒子后作出的反应等。

目前的药物测试技术主要有两种：一是使用过于简单化的细胞培养模式，这种方法是在一个固态的塑料器皿中培养细胞，接着让其接触不同的药物，并测试其反应；二是使用动物实验，科学家使用老鼠来测试药物的有效性和安全性，但这种方法耗时耗力。

研究人员表示，为了模仿人体肺部细小而精确的通道，他们利用电路制造工艺创建出了一个计算机微芯片，这种微观结构使研究人员得以更好地操纵活体生物比如细胞等。该研究成果对于在实验室中重建人体细胞具有非常重要的示范意义，亦可通过减少对现有模型（对单一物质进行测试的费用就超过200万美元）的依赖而加速新药开发的进程。

哈佛研究人员目前正在研发其他的“器官芯片”，诸如肠、心脏和肾等，他们希望最终能够将不同的器官集成在芯片上，以在药物测试和毒理测试中彻底摒弃动物实验。

不过，研究人员指出，要做到这一点还面临着很多的困难。比如，如何使芯片的使用更为方便，如何将泵和调节器整合入芯片中等，还都是亟待解决的问题。

硫化物环境延缓了生命进化历程

科技日报6月27日报道，硫化氢发出的“臭鸡蛋味”在大多数情况下都会令人感到不快，但科学家们在《自然·地球科学》上发表文章指出，或许正是这种可怕气味的相同化学反应延缓了生命的进化历程。

早期生命首次出现在近40亿年前的海洋中，但其在将近30亿年时间内的发展一直没有超出原始单细胞阶段。更为复杂的多细胞生命是在10亿年前才开始进化的。大约5亿年前的“寒武纪大爆发”时期，才开始有了大多数现存动物群体的首次出现。之后不久，恐龙和哺乳动物才开始出现在地球上。

受硫化氢污染的海洋或可解释为什么生命花了这么长时间才开始在地球上发展。大约20亿年前，海洋深层充斥着高水平的臭鸡蛋味化学物质，几乎没有氧气。这些恶臭的毒物在生物进化道路上设置了一道巨大的障碍。

负责该项研究的英国纽卡斯尔大学西蒙·伯尔顿博士表示，传统上人们一直假定，大气中氧气的首次出现，最终导致了大约18亿年前深海的氧化作用。但这个假设近年来受到了质疑，新研究证明，在远离陆地100公里外的区域，海洋仍然是无氧的，而有毒的硫化氢含量却很丰富。

伯尔顿说，深海无氧环境限制了需要氧气才能生存的高级生命形式的进化。大约5.8亿年前，大气中的氧含量发生了第二次主要增长，导致了深海的氧化。深海氧化产生的重大影响，或可解释动物为什么在地质记录相对较晚的时期才突然出现。

氧气首次开始充斥地球大气层的时间在24亿年前至18亿年前。大气中氧气含量从几乎为零增长到了目前的大约5%，但科学家们并不清楚海洋中的氧到底发生了什么。

伯尔顿博士表示，此项研究首次对海洋化学物质随海水深度发生的变化作出了详细评估。地球科学家在尝试描绘生命与环境共同进化的蓝图时，有必要考虑到此一海洋结构造成的影响。