科学家首次观测到“最美数学结构”E8对称
19世纪晚期，数学家发现了复杂的248维对称结构，被称之为“E8”。作为一种不同寻常的对称形式，E8对称被一些物理学家认为是万有理论的基础。不过，之前人们从未在现实世界中直接或间接地观测到这种对称。在最新一期的《科学》杂志上，由英国牛津大学科学家领导的国际研究小组发表报告说，他们首次在固体材料中发现了E8对称。
物理学家声称，把一维自旋链冷却到接近绝对零度，并在自旋垂直方向施加一个特殊磁场，此时观测到的自旋配置谱(准粒子)就可以用8维对称群来加以描述。此项实验工作也证实了长期以来对零磁场谱的推测。
1988年，俄罗斯物理学家亚历山大·扎莫罗德奇科夫指出，在特定条件下，一维伊辛铁磁体中出现的自旋激发态谱可以用E8来描述。自旋链中的每个自旋只能与其最近的两个电子自旋发生相互作用。在临界温度之下，相邻的自旋趋于与自旋链的两个方向之一(上或下)相垂直。在电子自旋垂直方向上施加磁场，会促使一些电子自旋自发地发生翻转(向上或向下)，并影响临近电子自旋的翻转。这种自旋链的翻转就像一个粒子在传播，因此这种粒子被称为准粒子。
英国牛津大学的拉杜·库尔地和德国亥姆霍兹中心、英国布里斯托尔大学、卢瑟福阿普尔顿实验室的同事们对这些准粒子携带的能量进行了测量。他们把铌酸钴样品冷却到40毫开尔文，通过向其发射中子激发出准粒子。通过散射中子的自旋和能量相对于入射光子束的改变量就能计算出准粒子的能量。
此次实验在零磁场条件下测到了5个准粒子。科学家们利用30年前石溪大学巴里·麦考伊和吴大峻等提出的方程进行了理论解释。拉杜及其同事还在施加磁场的条件下重复了上面的实验。当磁场强度增加到5.5特斯拉的量子临界值时，首次探测到的两个准粒子的能量比接近1.618，这个数字正好等于黄金分割率，与E8理论描述的准粒子相符。
拉杜表示，在铌酸钴实验中观测到的共振态，使人们得以首次观测到发生在量子世界中的复杂的对称性。此结果表明，类似“隐藏着”的对称性也许同样主导着其他材料在接近量子临界点(此时电子会根据量子强相互作用规则进行组织)时的物理特性。
日本开发出“水材料”
日本东京大学的研究人员开发出一种以水为主要原料的凝胶状新材料，专家希望它能代替塑料广泛应用于医疗、环保等领域。
根据日本科学技术振兴机构近日发表的新闻公报，东京大学超分子化学教授相田卓三等研究人员开发的这种新材料含超过95％的水分，因此他们将这种材料命名为“水材料”。
研究人员向水里添加黏土和常用作尿不湿吸水材料的聚丙烯酸钠，在此基础上再添加由医用高分子有机物改良而成的一种黏结剂，几秒钟后就会生成一种凝胶状物质。
“水材料”的手感如同橡皮糖，在外力作用下能伸展或压缩，一旦外力撤去，又能恢复原状。即使被切断，只要迅速把断面贴在一起，仍能复原。“水材料”能耐100摄氏度的高温，强度大致相当于美容整形中常用的硅胶，如果增加黏土的比例，“水材料”的硬度能进一步增加。
研究人员期待这种新材料能用作医疗填充材料等，以减少对传统塑料制品的依赖。
候鸟迁徙路线与禽流感暴发有紧密联系
由中国、越南、柬埔寨、泰国、印度尼西亚等国家科技人员共同参与的一项科学研究表明，候鸟的迁徙和高致病性禽流感暴发有紧密联系。
中国科学院动物研究所研究员雷富民介绍，研究组在中国青藏高原沿青海湖、扎林湖等候鸟迁徙路线对禽流感疫情做了跟踪调查，发现每年候鸟因繁殖、越冬而迁徙前后恰好是高致病性禽流感疫情发生季节，同时候鸟迁徙路线与发生疫情的地点是重叠的。
研究组还研究了不同种类、分布在不同地区，可能传播高致病性禽流感病毒的候鸟，发现候鸟迁徙路径中的沼泽和湖泊是高致病性禽流感存在和传播的重要地带。
2005年，个别湖泊周围发现成群的候鸟死亡，引起科学家们对候鸟迁徙路线研究的重视。
“但是，由于候鸟自身不断适应病毒，会对病毒产生抵抗力，因此近年候鸟的高致病性禽流感病毒感染率越来越低。”雷富民说。同时，“只要注意不要让野禽与家禽交叉接触，并加强对候鸟的监测，家禽是不易因候鸟迁徙而感染高致病性禽流感病毒的”。
在亚洲突发传染病合作组织支持下，研究组还将继续对候鸟迁徙路线和禽流感暴发之间的关系进行深入研究。
科学家成功给光打结
光跟鞋带和电线一样，也可以扭曲、打结。现在科学家利用一个电脑控制的全息图和理论物理学，把一束光转变成像椒盐卷饼的形状。
研究人员表示，这种扭曲的工艺对未来的激光装置研制会产生重大影响。
英格兰布里斯托尔大学的首席研究人员马克·丹尼斯说：“在太空中穿行的光束就像在河流中流淌的水。”虽然激光指挥棒等物体发出的光都是沿直线运行，但是它也能呈螺旋方式运行。这种旋转的光被称作光旋涡。光沿着螺旋路线运行，最终达到奇点，也就是没有了光。
丹尼斯说：“我们周围的光充满了这种黑线，只是我们看不到它们。我们的工作就是弯曲这些黑色结构，使光束打结。”研究人员知道，可以通过全息图制成光学旋涡。全息图对光的流向起到引导作用。通过利用所谓的纤维纽结理论，丹尼斯和同事们制成了全息图，并通过反射作用，让常规激光束远离它。纤维纽结理论是在日常打结的启发下，出现的一种抽象数学分支。
丹尼斯说：“全息图就像一根引入光的纤维，跟教堂里的彩色玻璃窗非常相似。经过一面彩色玻璃窗后，光会出现窗户的彩色图案。”
不过它们之间也存在差异，丹尼斯说：“彩色玻璃窗控制颜色，全息图控制光波的状态。”因此全息图上的每个点，就像窗玻璃上的每一个小格子，改变部分光束上的光波周期里的每一个点。他们制成的全息图可以改变光的状态，让它沿着黑色结点运行。
接下来，该科研组通过激光场严密监视照相机，以便拍到光打结的图片。它是有关这方面的第一项有力证据。虽然所谓的结点理论对类似于黑色结点的数学问题进行了研究，但是这项最新研究通过遵循光传播规律的数学函数，制成这些结点。另外，跟制成的与其他结点纽结在一起的黑色结点不一样，丹尼斯和他的同事们在光束里生成单一黑色结点。
丹尼斯说：“对我们来说，它显示了物理学家是如何适应现有纯数学，并在自然现象里发现它的。它还显示了我们可以利用全息图控制激光流和激光传播。这种控制手段有可能会被应用在未来的激光装置上。”
美国成功研制纳米赛车
日前，美国德克萨斯州科学家研制出一种“纳米高速赛车”，汽车的宽度只有人类头发直径的5
万分之一。“纳米高速赛车”的研制成功将有力地推动未来新一代分子机器的研发进程。
据了解，这辆极其微型的“纳米高速赛车”在外观上看起来就好像是一辆用旧车改装而成的高速马力汽车。它的性能要超越此前所有的纳米尺寸的车辆，尺寸也要小得多。
詹姆斯·托尔和凯文·凯莉等科学家认为，要想制造出理想中的分子机器，就必须首先要能够控制小分子的运动。未来的分子机器将在计算机电路生产和其他电子元件生产中有着广泛的用途。此前，科学家们已经研制出许多纳米尺寸的车辆，在向分子机器目标大步迈进。
比如，其中有一种被称为“nanocar”的纳米汽车，这种汽车甚至还装有由巴克球制成的车轮。巴克球就是一种由60个碳原子组成的球形分子。“nanocar”纳米汽车在被加热或处于电场梯度环境中时，可以在黄金表面快速滑动。但是，科学家们对这种汽车运动的控制是相当有限的，这样的缺点也导致了“nanocar”等纳米尺寸的车辆无法得到真正的广泛应用。
据科学家介绍，此次最新研制的“纳米高速赛车”可以解决上述某些问题。“纳米高速赛车”前车轴较小，车轮用特殊材料制成，这样滚动起来更容易。后车轴较长，后轮仍由巴克球制成，这样可以提供较强的表面附着力。这些革新使得“纳米高速赛车”比普通的纳米汽车性能更好，它们可以在更低的温度下运行，而且还具有更好的灵活性。这些优点都为将来研制更好的分子机器铺平了道路。
几分钟“泥水分离”武大清淤新技术成功应用
河湖中的污泥淤泥如何治理?武汉大学污淤泥研究中心独创的“泥沙聚沉剂及泥水分离技术”可实现污淤泥就地治理，废物变成可再生资源。
日前，“泥沙聚沉剂及泥水分离技术”率先在武汉沙湖得到成功应用。乌黑发臭的泥浆经过调节池、加配料、调理池、压滤等环节，几分钟后，便被分离为“泥饼”和清水。
污淤泥研究中心主任杨国录教授说，河湖综合治理工程的内容包括清淤、驳岸整治、生态修复和河湖公园建设，其中清淤是最关键的环节，是污染治理的基础和前提。目前国内还没有完整有效的河湖治污可行性方案。
从2005年起，杨国录所在的课题组首创“泥沙聚沉剂及泥水分离技术”，并获国家专利。使用该技术，并结合现有的板框压滤技术，可成功地变污淤泥为宝。经他们技术处理产生的“泥饼”可以用作园林和河湖的牛态建设，产生的清水可作为补水直接回流到河湖。用“泥沙聚沉剂及泥水分离技术”变污淤泥为再生资源并不复杂，可以在几分钟内快速实现泥水分离，实现污淤泥中的重金属污染治理和降低原有的有机物含量。杨国录介绍说，经过这些环节的处理，河湖淤泥得到了再生利用。
目前，武汉沙湖160万立方米的污淤泥已成功治理100万立方米，预计2010年6月整个沙湖淤泥治理完工。据了解，该中心还获得广州市污淤泥治理规划项目和云南滇池污淤泥治理项目权。
“天鲸号”——中国首艘超大型挖泥船
中国首艘超大型自航绞吸式挖泥船“天鲸号”，日前在深圳孖洲岛交船。“天鲸号”创造了总装机功率最大、绞刀功率最大、挖掘能力最强、生产能力最强、集成控制技术最先进、作业适应能力最强六项亚洲纪录。
“天鲸号”是中国首艘超大型自航绞吸式挖泥船，由中交天津航道局有限公司投资建造，其装机功率及生产能力在同类船型中居亚洲第一、世界第三。该船能在八级风浪条件下作业，且能够在坚硬土质定桩，定位精确牢靠，可在狭窄水域施工。其电气设备与自动控制系统均具备目前世界先进水平，具有驱动功率大、启动平滑、控制精确等特点，并实现了自动挖泥与监控。
“天鲸号”长127.5米，型宽23米，据称配备多种当前国际最先进的疏浚设备，总装机功率达20020千瓦，其中绞刀功率达到4200kW，拥有亚洲在用挖泥船中最为强大的挖掘系统，不仅可以疏浚粘土、密实沙、碎石，还可以开挖耐压强度高达40兆帕的岩石。它的建造可大大减少海底爆破工程的数量，增大工程安全系数，也可减少对海洋的污染，更好地保护海洋环境。
该船还装配3台高效泥泵，具有强大的吹填造地能力，排距超过6千米，并具有装驳功能，可以将挖上来的泥沙石块通过驳船，运到其他地方，极大地拓展了疏浚范围，具备无限航区的航行能力，灵活机动，调遣方便，适应能力强，是中国疏浚产业的旗舰。
受海螺壳启发将研制新型军用防护设备
科学家的许多发明源自神奇的自然界。美国科学家日前研究发现，生活在印度洋海底的一种海螺拥有异常坚硬和耐腐蚀的外壳，据此可以开发出新型军用防护设备。
美国马萨诸塞理工学院的科学家研究发现，这种海螺的壳拥有特殊的三层结构：最外层是粗糙的硫化铁，中间层由非常柔软的有机物组成，最里层是钙化物。中间层能在外壳受到攻击时吸收大部分能量，同时有助于隔热和消除环境温度变化的影响。
研究人员解释说，这种奇特的生物生活在印度洋海底热液涌出口附近的极端环境中，其外壳可耐受温度的大幅波动和极高的酸性。且能抵御螃蟹等掠食者的攻击，是一种无与伦比的防护盾牌。
据透露。研究人员下一步的目标是将根据这种海螺外壳的特性，研发防护能力更强的新型军用盔甲和车辆防护装甲。
新照明管理系统可降四成耗电量
香港城市大学近日启动“绿灯运动”，推出该校研发的可减低高达四成照明装置耗电量的“照明管理系统”。
该系统的开发者、城市大学科学及工程学院副院长钟树鸿表示，该系统一般可节省耗电量2至3成，个别情况下更可高达4成。越来越多香港公共屋村以及香港本地、中国内地、新加坡、菲律宾及澳洲的私人住宅及商业大厦都已采用这套系统。
据介绍，已使用该系统的一个香港公共屋村平均每年节省电力达12万度，即相当于90吨二氧化碳排放量。要吸收90吨碳排量，需要464棵树；而以每度电力费用为港币1元计算，每年可节省电费12万港元。
城市大学署理副校长及署理研究生院院长叶豪盛表示，该校将透过“绿灯运动”引导年轻人在日常生活中实践环保，培养对社会和人类的责任心。
声悬浮装置可有效维持未来人类外星基地建造
科学家近日研究出一种清除外星球探测仪器和宇航服上灰尘的方法，使用高声扩音器制造出高音调噪声，通过管道这种声波形成足够大的压力，可消除附着在外星球人类探测仪器装置和宇航服上的灰尘。这项最新研究报告发表在前不久出版的《美国声学协会》杂志上。
灰尘对于建立月球和火星人类太空基地是最大的障碍。月球存在的太阳风静电微粒物质和紫外线辐射，使得锋利的灰尘微粒可以附着在包括宇航服在内的任何物体上，同时灰尘也可以渗透进入密封的手套中，附着在探测器和其他仪器上的太阳能板上。
火星存在稀薄的大气层，猛烈的尘暴席卷着火星表面，使得火星灰尘微粒变得更加锋利，同时它们还有
很强的静电附着性。为了观察一种叫做声悬浮的技术是否可以解决外星球上灰尘带来的麻烦，科学家在地面进行了一项模拟实验，他们将模拟的火星和月球灰尘放在太阳能电池板上，正常情况下太阳能电池板可以产生电压3伏特的电能，但是附着的灰尘微粒使它的输出电压仅为0.4伏特。当他们启动声悬浮技术4分钟后，附着的大多数灰尘都已消失，使输出电压恢复至最大输出电压的98.4％。
佛蒙特州立大学物理学家吴俊润指出，此前就已使用过声悬浮技术，但这是首次测试应用于外太空环境。声悬浮装置十分便宜，其制造材料很容易在网上订购，但是该装置存在着巨大的障碍——声音是一种在空气中传播的压力波，当没有空气时就不会产生压力波，就像月球表面一样；同时它也无法形成足够强的作用力抵消破坏火星大气层稀薄低气压的静电附着力。因此，声悬浮装置需要放置在密封的太空压力舱内工作。
我专家首创“插钢针测猪肉品质”法
将带有六根电极钢针的检测头插入猪肉中，可以马上测出猪肉的品质。由中国农业大学丁强、黄岚等研制的便携式肉品阻抗谱检测仪器，可准确、快速地对肉品市场进行检疫、检测监控。
肉品消费是关乎百姓“吃饭”问题的重要部分，要防止有问题的肉品在市场流通，除了要在源头把好关以外，还要依靠准确、快速、便携的检疫检测手段来进行市场监控
肉品品质主要包括检测肉品的新鲜度、肉色、嫩度、肌肉系水力、肌肉脂肪含量及脂类氧化性、风味、PH值等。当前肉品品质检测技术主要包括：物理化学分析方法、计算机视觉技术、光谱学方法等。物理化学分析法耗时长，实验条件要求高，投资大；计算机视觉技术依据图像处理方法仅能对肉品的新鲜度做出判定。生物阻抗是生物组织的一个基本的物理参数。反映生物组织、器官、细胞或整个生物机体电学性质。近年来，阻抗谱分析方法作为一种快速和非破坏性的方法，相关理论和技术已逐渐形成。
研究人员探索将阻抗谱分析方法应用分析内品新鲜度以及肉品中水分、蛋白质、肌原纤维等的含量，用自制肉品阻抗谱检测仪器针对猪肉样品新鲜度指标设计试验并进行了检测，试验结果表明，随着肉品组织新鲜度的变化，肉品组织复阻抗以及复阻抗实部和虚部值都在发生规律性变化。其中复阻抗虚部特征频率点处表现出来的规律尤为明显，通过分析特征频率点处的复阻抗值可以分辨出肉品在短时间内的新鲜度变化。
据悉，利用肉品阻抗谱进行肉质检测在国际上已有先例，但均为占地较大且携带使用不便的大型设备，如此轻巧便携的仪器还属我国首创。该项目作为国家“863计划”之一，目前已经申请了国家发明专利，并计划于两年之内推广应用。
