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英科學家測算出中微子質量上限

科技日報6月23日消息，英國倫敦大學學院宇宙學家通過對宇宙星系3D圖像的觀察分析，測定出中微子的質量不超過0.28電子伏特。報道稱，這是截至目前最精確的中微子質量測量值。該方法的運用使人類向最終準確測定中微子質量又邁進了一步。相關研究論文將發表在即將出版的《物理評論快報》上。

中微子，又被稱為原子中的“鬼粒子”、宇宙間的“隱身人”。它們極小極輕，很難捕捉，雖然已證明其具有質量，但要對其質量進行測定卻十分困難。

報道稱，倫敦大學學院的宇宙學家采用了新的方法，即通過對宇宙星系的顏色測量估算出星系間的距離，然后結合巨型3D星系地圖和大爆炸后的溫度波動信息（即宇宙微波背景輻射），計算出中微子質量的一個最小上限：不超過0.28電子伏特，該數值還不到一個氫原子質量的十億分之一。

該研究基于以下原理：宇宙中的物質會自然而然地形成“團”和星系群，而大量的中微子會對這些宇宙物質產生巨大的累積影響。通過對宇宙中星系分布情況的分析（比如星系趨于平滑的程度），科學家就能計算出中微子質量的上限。

該論文的作者、英國倫敦大學學院的肖恩·托馬斯博士指出，雖然中微子不足宇宙中物質的1%，但它們卻是宇宙模型的重要組成部分，其對宇宙的影響是令人驚異的。英國倫敦大學學院天體物理學學會負責人奧佛爾·拉烏教授則指出，在關于神秘的暗物質的所有假想中，中微子是迄今為止唯一能夠證明暗物質實際存在的例子，而通過對星系大尺度分布狀況的分析來測量中微子的質量，則是一個非凡的成就。

托馬斯博士表示，通過更大規模的宇宙調查分析，比如正在進行的國際暗能量調查行動，將會得到關于中微子質量的更加準確的數據，其上限值也許僅有0.1電子伏特。

“芯片肺” 或可終結動物實驗

據6月25日出版的《科學》雜志報道，美國科學家們制造出了一塊如橡皮擦大小的“芯片肺”，它可模仿那些穿過整個肺臟的上皮細胞和血管之間邊界的許多特征，這一系統或可幫助研究人員非常精準地了解肺臟器官的運作方式，而這些信息是很難從細胞培養或動物研究中獲取的。研究人員表示，“芯片肺”可望用于檢驗新藥效果以及人體肺部毒素影響，并終結這些測試所需的動物實驗。

哈佛大學維斯生物工程研究院的研究人員利用血管細胞制成的“芯片肺”由肺細胞、滲透膜以及毛細血管組成，類似于網孔的滲透膜上排列著人體細胞（一邊是肺部細胞，另一邊是血液細胞），滲透膜組成的微通道約400微米長，70微米寬（人的頭發絲直徑約為100微米），可允許空氣或液體圍繞著膜流動。當該芯片同一個機械泵和調節閥連接時，它可以模擬人體肺部的呼吸活動。

研究人員已經證明，這種“芯片肺”能夠精確地模擬大鼠肺臟的很多功能，包括肺部吸入納米粒子后作出的反應等。

目前的藥物測試技術主要有兩種：一是使用過于簡單化的細胞培養模式，這種方法是在一個固態的塑料器皿中培養細胞，接著讓其接觸不同的藥物，并測試其反應；二是使用動物實驗，科學家使用老鼠來測試藥物的有效性和安全性，但這種方法耗時耗力。

研究人員表示，為了模仿人體肺部細小而精確的通道，他們利用電路制造工藝創建出了一個計算機微芯片，這種微觀結構使研究人員得以更好地操縱活體生物比如細胞等。該研究成果對于在實驗室中重建人體細胞具有非常重要的示范意義，亦可通過減少對現有模型（對單一物質進行測試的費用就超過200萬美元）的依賴而加速新藥開發的進程。

哈佛研究人員目前正在研發其他的“器官芯片”，諸如腸、心臟和腎等，他們希望最終能夠將不同的器官集成在芯片上，以在藥物測試和毒理測試中徹底摒棄動物實驗。

不過，研究人員指出，要做到這一點還面臨著很多的困難。比如，如何使芯片的使用更為方便，如何將泵和調節器整合入芯片中等，還都是亟待解決的問題。

硫化物環境延緩了生命進化歷程

科技日報6月27日報道，硫化氫發出的“臭雞蛋味”在大多數情況下都會令人感到不快，但科學家們在《自然·地球科學》上發表文章指出，或許正是這種可怕氣味的相同化學反應延緩了生命的進化歷程。

早期生命首次出現在近40億年前的海洋中，但其在將近30億年時間內的發展一直沒有超出原始單細胞階段。更為復雜的多細胞生命是在10億年前才開始進化的。大約5億年前的“寒武紀大爆發”時期，才開始有了大多數現存動物群體的首次出現。之后不久，恐龍和哺乳動物才開始出現在地球上。

受硫化氫污染的海洋或可解釋為什么生命花了這么長時間才開始在地球上發展。大約20億年前，海洋深層充斥著高水平的臭雞蛋味化學物質，幾乎沒有氧氣。這些惡臭的毒物在生物進化道路上設置了一道巨大的障礙。

負責該項研究的英國紐卡斯爾大學西蒙·伯爾頓博士表示，傳統上人們一直假定，大氣中氧氣的首次出現，最終導致了大約18億年前深海的氧化作用。但這個假設近年來受到了質疑，新研究證明，在遠離陸地100公里外的區域，海洋仍然是無氧的，而有毒的硫化氫含量卻很豐富。

伯爾頓說，深海無氧環境限制了需要氧氣才能生存的高級生命形式的進化。大約5.8億年前，大氣中的氧含量發生了第二次主要增長，導致了深海的氧化。深海氧化產生的重大影響，或可解釋動物為什么在地質記錄相對較晚的時期才突然出現。

氧氣首次開始充斥地球大氣層的時間在24億年前至18億年前。大氣中氧氣含量從幾乎為零增長到了目前的大約5%，但科學家們并不清楚海洋中的氧到底發生了什么。

伯爾頓博士表示，此項研究首次對海洋化學物質隨海水深度發生的變化作出了詳細評估。地球科學家在嘗試描繪生命與環境共同進化的藍圖時，有必要考慮到此一海洋結構造成的影響。