最新W玻色子测量质量与标准模型相符 | 科技周览

整理 | 周舒义、望乡

未来25年，抗生素耐药性或致全球3900万人死亡

一个国际研究团队9月16日在《柳叶刀》（The Lancet）上发表论文说，由抗生素耐药性导致的死亡人数将在未来几十年内稳步上升，而老年人面临的威胁最大；2025年至2050年间，全球预计将有超过3900万人死于抗生素耐药性。研究人员表示，抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大挑战，必须采取果断行动应对这一威胁。

抗生素耐药性是指致病菌发生变化，不再对能杀死它们的抗生素产生反应，这会使感染更难治疗。在最新研究中，研究人员对1990年至2021年间的抗生素耐药情况展开全球调查，覆盖204个国家和地区的5.2亿人，评估了22种病原体、84种病原体与药物的组合以及11种感染综合征，并首次就抗生素耐药的长期趋势进行了全球性分析。

结果发现，1990年至2021年间，全球每年有超过100万人直接死于抗生素耐药性，关联的死亡人数年均达471万。2021年全球估计有114万人直接死于抗生素耐药性，预计这一数字到2050年将达到191万人。预测还显示，到2050年，70岁及以上人群中抗生素耐药性所致死亡人数将增加一倍以上；全年龄段抗生素耐药性所致死亡率最高的区域将是南亚（包括印度、巴基斯坦、孟加拉国等国）、拉丁美洲及加勒比地区。研究估计，2025年至2050年间，通过改善医疗卫生服务与抗生素获取，可总计挽救9200万人的生命。

参与这项研究的瑞典卡罗琳医学院研究人员奥蒂亚·格雷指出，抗生素耐药性对老年人构成了最大威胁，鉴于全球人口正在迅速老龄化，预计抗生素耐药性所致死亡率将随时间推移继续上升。多名研究人员呼吁，必须立刻采取果断行动应对抗生素耐药性威胁，具体措施包括改善药物获取渠道、控制药物过度使用、加强感染预防等。（央视新闻，The Lancet）

相关论文：
https://doi.org/10.1016/S0140-6736(24)01867-1

注：该研究中，“抗微生物药物耐药性”（AMR）一词主要用于讨论细菌耐药性，和“抗生素耐药性”可以互换使用。不过，AMR是一个更广泛的概念，包括细菌、寄生虫、病毒和真菌等各类微生物的耐药性。

嫦娥六号挖回的月背样品什么样？

9月17日，我国科学家在《国家科学评论》（National Science Review）发表嫦娥六号返回样品的首篇研究论文，揭秘了嫦娥六号样品的物理、矿物和地球化学特征。嫦娥六号任务首次完成人类从月球背面采样的壮举，带回1935.3克珍贵样品。在此之前，人类获取的所有月球样品均来自月球正面。

嫦娥六号采样点位于月球背面南极-艾特肯盆地内部阿波罗撞击坑边缘，该区域月壳极薄，有望揭露月球背面早期撞击盆地的原始物质。据介绍，嫦娥六号月球样品不仅包括了记录采样点火山活动历史的玄武岩，还混合了来自其他区域的非玄武质物质。研究表明，嫦娥六号月球样品密度较低，表明其结构较为松散，孔隙率较高。样品的粒径呈现双峰式分布，暗示样品可能经历了不同物源的混合作用。与嫦娥五号月球样品相比，嫦娥六号月球样品中斜长石含量明显增加，而橄榄石含量显著减少，表明该区域的月壤明显受到了非玄武质物质的影响。

嫦娥六号返回样品的典型图像。（a）从嫦娥六号铲取样品中挑选出的部分大于1毫米的岩屑颗粒。（b-e）不同结构特征的玄武岩屑，（f-g）角砾岩和（h）粘结岩的背散射图像（BSE）。典型玄武岩（i 和 j）、粘接岩（k）、浅色岩屑（l）和玻璃物质（m 和 n）的显微镜照片。| 中国科学院国家天文台

嫦娥六号采集的岩屑碎片主要由玄武岩、角砾岩、粘结岩、浅色岩石和玻璃质物质组成。其中，玄武岩碎片占总量的30%至40%，角砾岩和粘结岩由玄武岩碎屑、玻璃珠、玻璃碎片以及少量的斜长岩和苏长岩等浅色岩石碎屑物质构成，进一步揭示了样品来源的复杂性。矿物学分析显示，嫦娥六号月球样品的主要物相组成为斜长石（32.6%）、辉石（33.3%）和玻璃（29.4%）。此外，样品中还检测到少量的斜方辉石，暗示了非玄武质物质的存在。

进一步分析表明，嫦娥六号月球样品中的铝氧化物和钙氧化物含量较高，而铁氧化物含量相对较低，这与月海玄武岩和斜长岩混合物的特征一致。此外，样品中的钍、铀和钾等微量元素含量显著低于克里普玄武岩，与阿波罗任务和嫦娥五号任务获取的月球样品表现出了巨大差异。

研究人员表示，这些发现不仅填补了月球背面研究的历史空白，为我们研究月球早期演化、月球背面火山活动和撞击历史提供了直接证据，也为理解月球背面与正面地质差异开辟了新的视角。

相关论文：
https://doi.org/10.1093/nsr/nwae328

和AI聊过后，人们更少相信阴谋论

地球是平的，蜥蜴人控制世界，口罩里有5G天线……阴谋论层出不穷，阴魂不散。按照社会学家格策尔（Goertzel）的定义，“阴谋论是对重要事件的阐释，涉及秘密阴谋和邪恶团体”。

9月13日发表于Science的一项研究表明，AI有助于破除阴谋论——如果基于事实的论点是由AI聊天机器人而非人类提出，阴谋论者会更容易回心转意；与AI交流，能持续降低阴谋论的影响。

也许你深有体会，即使铁证如山，试图驳倒阴谋论者也往往是白费力气。叔本华对此早有清醒认识，他写道，争论是一种“无论有理无理都能大声主张自己是对的艺术”。人类说服无效，那AI呢？研究团队招募了2190名至少相信一种阴谋论的参与者，评估他们对阴谋论的相信程度，并让他们和基于大语言模型的聊天机器人交流。参与者向AI分享了自己的阴谋论观点、支持观点的证据。AI则用具体的事实证据加以反驳。三轮对话后，研究人员再次评估参与者的相信程度。结果显示，与AI交流让人们对阴谋论的相信程度平均降低了20%，这一效果可以持续长达2个月，而且似乎对各种阴谋论都起作用。

参与者（黄色对话框）先对他们的阴谋论相信程度进行主观评分，与AI（GPT-4 Turbo，紫色对话框）三轮对话后，再次评分。|Science

未参与这项研究的行为学家Van Prooijen推测，AI“辟谣”之所以行之有效，部分原因在于它始终“非常礼貌”，而在类似情况下，人与人之间的对话很容易变得“激烈和无礼”。此外，有人可能担心在朋友、家人面前被说服会“丢面子”，在AI面前就没有这种顾虑。

事实证据至关重要，重复实验显示，如果AI泛泛而谈，没有提出基于事实的具体证据，就没有说服效果。不过，虚假信息研究员Federico Germani表示，大语言模型的训练语料来自真实对话，因此它们能够“掌握”微妙的修辞策略，使论点更具说服力。“作者可能低估了AI在字里行间进行操纵的能力。”

该研究使用的聊天机器人：
https://www.debunkbot.com/conspiracies

相关论文：
https://doi.org/10.1126/science.adq1814

最新W玻色子测量质量与标准模型相符

在欧洲核子研究中心（CERN）当地时间9月17日举行的研讨会上，紧凑型缪子螺线管探测器（CMS）合作组报告称，其在大型强子对撞机（LHC）上对W玻色子质量进行了迄今为止同类实验中最精确的测量，结果为80360.2±9.9MeV。这一数值与粒子物理学标准模型高度一致。

CMS候选碰撞事件，其中W玻色子衰变为μ子（红线）和逃脱探测的中微子（粉色箭头）。| CMS/CERN

W玻色子是一种基本粒子，与Z玻色子一起介导弱相互作用力。这种力主导了原子核的β衰变，以及太阳的核聚变反应。W玻色子于1983年在CERN被发现，但即便在40年后的今天，其质量测量仍极具挑战性。W玻色子质量是标准模型基本参数的关键预测之一，因此也是对该模型本身极其重要的检验。

在CMS探测器中心产生的W玻色子几乎会瞬间衰变成μ子和中微子。μ子能被CMS探测器探测到，但难以捉摸的中微子则会逃逸而无法被探测。如果μ子和中微子都能被探测到，那么W玻色子的质量就可以像测量希格斯玻色子那样，直接从粒子的能量和飞行方向中测量出来。为了应对这一挑战，研究人员利用了著名的质量与能量关系方程E=mc^2：质量越大，μ子的能量和动量就越大。因此，通过研究μ子的动量，研究团队以极高的精度推断出了W玻色子的质量。

2022年4月7日，美国费米国家加速器实验室对撞机探测器（CDF）合作项目的科学家报告了对W玻色子质量的测定结果，其精确度达到了0.01%。测量结果比标准模型的预期结果偏离了7个标准偏差，显著偏离了标准模型的预测以及CERN其他测量的平均值。而此次备受期待的CMS结果不仅与CDF结果的精确度相当，而且强烈支持标准模型的值，进一步增强了当前模型的可信度。（科技日报）

女性孕期大脑或会缩小，连接性更好

9月16日发表于Nature Neuroscience的一项研究发现，女性大脑区域可能会在怀孕期间缩小，但连接性会变得更好。研究结果基于对一位母亲的脑扫描，是关于人类妊娠前中后期神经解剖学变化的最早完整图谱之一。

全球近85%的女性在一生中至少怀孕一次，每年有1.4亿女性怀孕。众所周知，孕期内准妈妈的身体会发生生理剧变，以支持胎儿的生长发育。然而，我们对大脑在此期间的变化仍然知之甚少。

研究人员追踪了一名38岁健康女性从孕前到产后的大脑变化。他们一共开展了26次核磁共振（MRI）扫描和静脉穿刺血液评估，采样周期从孕前3周（4次扫描），到孕期3个阶段（15次扫描），再到产后2年（7次扫描）。扫描结果与8名对照个体的大脑变化进行了对比。

结果发现，随着妊娠周数增加、性激素分泌水平急剧上升，这位女性大脑的灰质体积（GMV）和皮质厚度（CT）普遍减小，很少有大脑区域不受影响。而白质微结构完整性、脑室容积和脑脊液有所增加。也就是说，大脑区域在怀孕期间缩小，但连接性会变得更好。研究认为，这些改变与雌二醇和黄体酮水平上升有关。灰质体积和皮质厚度的减少直到产后2年依然存在，其他改变则大多在产后2个月左右恢复至产前水平。

尽管仍需进一步研究妊娠对大脑的更长期影响，以及验证这些大脑变化在更普遍人群中的一致性，但新研究增进了我们对妊娠相关神经变化的理解。作者认为，这些结果对围产期精神健康（比如与先兆子痫或水肿相关的神经影响）、育儿行为和大脑衰老也有潜在意义。

相关论文：
https://doi.org/10.1038/s41593-024-01741-0

科学家探测到最长黑洞喷流，相当于140个银河系相连

超大质量的黑洞吞噬物质时，会向外喷出炙热的狭长物质流，以相对论性的高速（有的甚至接近光速）移动，形成有“宇宙火柱”之称的黑洞喷流。一个国际天文学研究团队最近报告说，探测到一个超大黑洞喷出的两道高速物质流，长度相当于140个银河系首尾相连，是目前已知最长的黑洞喷流。相关论文9月18日发表于Nature。

Porphyrion的艺术想象图 | E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei

研究人员分析来自LOFAR低频阵（主要位于荷兰的大型射电望远镜阵列）的数据，发现了上述黑洞喷流，并用希腊神话中巨人的名字将其命名为“波尔费里翁（Porphyrion）”。黑洞位于距离地球75亿光年的一个星系中央，向相反方向喷出的两道喷流总长约7百万秒差距，约合2300万光年，先前探测到的黑洞喷流跨度最长不超过5百万秒差距。

要产生如此巨大的喷流系统，黑洞必须每年吞噬相当于一个太阳的物质作为“补给”，持续10亿年，而且喷流传播的过程中不能受到重大干扰。由于宇宙一直在膨胀，“波尔费里翁”诞生时宇宙还比较小、结构致密，喷流遭遇“交通事故”的概率应该较高，研究人员目前不清楚它为什么能延展如此之长还保持稳定。

研究人员指出，低频射电望远镜阵列的观测范围只覆盖了15%的天空，这意味着可能还有更多巨型黑洞喷流有待发现，这类喷流对宇宙演化的作用可能比原先认为的更重要。

相关论文：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07879-y

星链卫星让射电望远镜“失明”

在技术的遮蔽下，我们或许难以仰望星空。一项新研究发现，美国太空探索技术公司（SpaceX）的“星链”（Starlink）卫星会意外泄漏电磁辐射，这妨碍了一些地面射电望远镜的观测，并可能最终使它们“失明”。相关论文9月18日发表于《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）。

研究团队使用LOFAR低频阵进行观测，他们报告说，SpaceX从去年开始发射第二代卫星，其泄漏的电磁辐射比第一代卫星高出32倍，可能超出了国际相关规定。射频泄漏频率远低于星链卫星向客户提供互联网服务和与地面控制人员通信的频带，因此研究认为这是无意的。

研究人员表示，与LOFAR观测的最暗天文光源相比，星链卫星泄漏的辐射要“亮”1000万倍。对天文学家来说，当视野中有卫星时进行观测，“就像试图用肉眼看到满月旁边最暗的恒星。”

干扰将会愈演愈烈。目前已有超过6000颗星链卫星在轨运行，而SpaceX计划发射数万颗卫星。到那时，像LOFAR这样的大视场望远镜可能会找不到一片“干净”的天空。

SpaceX正以低成本、可重复使用的发射器彻底改变进入太空的方式。这家由埃隆·马斯克领导的公司成功开展了太空互联网业务，目前星链在全球拥有300多万用户。其他公司也跃跃欲试。研究人员估计，到本世纪20年代末，轨道上可能会有近10万颗卫星。

相关论文：
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202451856

科睿唯安公布2024年度“引文桂冠奖”名单

9月19日，科睿唯安公布了2024年度引文桂冠奖名单。来自6个国家的22位杰出研究人员入选，其中美国11人，英国6人，瑞士2人，德国、以色列和日本各1人。每一位获奖者在各自领域发表了奠基性研究论文，这些论文引用率极高，并产生了广泛的社会影响。领域涉及清洁能源、纳米技术、蛋白质三维结构、腐败对经济影响、心脏病、分子动力学、量子计算、基因组印记（又称遗传印记）和凝聚态物理。引文桂冠奖由科睿唯安科学信息研究所（ISI）专家团队评选，被誉为“诺贝尔奖风向标”，目前已有75位引文桂冠奖得主获得诺贝尔奖。

以下是完整获奖名单：

生理学或医学领域

Jonathan C. Cohen

美国得克萨斯大学西南医学中心 C. Vincent Prothro人类营养研究杰出讲座教授

Helen H. Hobbs

霍华德·休斯（Howard Hughes）医学研究所研究员；美国得克萨斯大学西南医学中心内科和分子遗传学教授

获奖原因：关于脂质代谢遗传学的研究催生了治疗心血管疾病的新药物

Ann M. Graybiel

美国麻省理工学院脑与认知科学系研究所教授、麦戈文（McGovern）脑研究所研究员

彦坂興秀

美国国立卫生研究院国家眼科研究所感官运动研究实验室、美国国立卫生研究院杰出研究员

Wolfram Schultz

英国剑桥大学丘吉尔学院生理学、发育与神经科学系神经科学教授、教授级研究员，美国加利福尼亚理工学院人文与社会科学部客座副研究员

获奖原因：对基底神经节（在运动控制和行为——包括学习中发挥核心作用）的生理学研究

Davor Solter

德国马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所发育生物学系名誉主任兼研究员

Azim Surani

英国剑桥大学剑桥干细胞研究所教授，剑桥大学格登（Gurdon）研究所生殖和表观遗传学研究主任

获奖原因：发现基因组印记，促进了对表观遗传学和哺乳动物发育的了解

物理学领域

Rafi Bistritzer

以色列特拉维夫大学物理与天文学学院教授

Pablo Jarillo-Herrero

美国麻省理工学院物理系Cecil and Ida Green物理学教授

Allan H. MacDonald

美国得克萨斯大学奥斯汀分校物理系Sid W. Richardson Foundation Regents教授

获奖原因：对魔角转角双层石墨烯和相关摩尔量子器件的物理研究做出的开创性理论和实验贡献

David Deutsch
英国牛津大学沃尔夫森学院荣誉研究员、克拉伦登实验室量子计算中心物理学客座教授

Peter W. Shor

美国麻省理工学院应用数学教授

获奖原因：对量子算法和计算作出革命性贡献

Christoph Gerber

瑞士巴塞尔大学物理系、瑞士纳米科学研究所（SNI）教授

获奖原因：对原子力显微镜的发明和应用

化学领域

David Baker
美国华盛顿大学医学院生物化学教授、霍华德·休斯医学研究所研究员兼蛋白质设计研究所所长

John M. Jumper

谷歌 DeepMind 主管

Demis Hassabis

谷歌 DeepMind 创始人兼首席执行官

获奖原因：对蛋白质三维结构和功能的预测与设计作出贡献

堂免一成
日本信州大学水再生研究所特聘教授、东京大学教授

获奖原因：对水分解光催化剂的基础研究和太阳能制氢系统的构筑

Roberto Car
美国普林斯顿大学化学系教授、普林斯顿材料研究所教授、计算化学科学中心溶液和界面化学室主任

Michele Parrinello

瑞士提契诺大学信息学院计算科学荣誉教授、瑞士苏黎世联邦理工学院化学与应用生物科学系荣誉教授

获奖原因：发现计算从头算分子动力学模拟的Car-Parrinello方法，在计算化学领域作出革命性贡献

经济学领域

Janet Currie

美国普林斯顿大学普林斯顿公共和国际事务学院Henry Putnam经济学和公共事务教授

获奖原因：对儿童成长进行开创性的经济分析

Partha Dasgupta

英国剑桥大学经济学院Frank Ramsey经济学荣誉教授

获奖原因：将自然及自然资源融入人类经济研究

Paolo Mauro

美国国际金融公司经济和市场研究部主任

获奖原因：关于腐败对投资和经济增长影响的实证研究

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